(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効部と非有効部を有する板状金属製品の非有効部に、情報を直接マーキングする板状金属製品への情報記録方法であって、
板状金属製品を画像入力し、入力された画像を所定の閾値を用いて２値化し、該閾値を超える画素値からなるノイズが抽出された２値化画像を作成し、該２値化画像の非有効部に存在するノイズに基づいて前記板状金属製品上のマーキング位置を決定することを特徴とする板状金属製品への情報記録方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記２値化画像の非有効部を所定の大きさのウィンドに分割し、各ウィンド毎にノイズの面積を算出し、その面積に基づいてウィンドを選択し、選択されたウィンドの位置から前記マーキング位置を決定することを特徴とする板状金属製品への情報記録方法。
【請求項３】
請求項２において、
板状金属製品に２次元情報をマーキングする場合、ノイズの面積が最小のウィンドの位置から前記マーキング位置を決定することを特徴とする板状金属製品への情報記録方法。
【請求項４】
請求項２において、
板状金属製品に１次元情報をマーキングする場合、ノイズの面積が最大のウィンドの位置から前記マーキング位置を決定することを特徴とする板状金属製品への情報記録方法。
【請求項５】
請求項２において、
板状金属製品の位置座標系と入力画像の画像座標系とを対応付けておき、選択されたウィンドの画像座標から、板状金属製品上のマーキング位置の位置座標を算出すると共に、
算出されたマーキング位置の位置座標にマーキング手段を移動させ、該マーキング位置に情報をマーキングすることを特徴とする板状金属製品への情報記録方法。
【請求項６】
有効部と非有効部を有する板状金属製品の非有効部に、情報を直接マーキングする板状金属製品への情報記録装置であって、
板状金属製品を基準位置に載置する載置台と、該載置台上の板状金属製品を画像入力する画像入力手段と、該画像入力手段により入力された画像から２値化画像を作成する手段と、作成された２値化画像の非有効部を所定の大きさのウィンドに分割し、各ウィンド毎にノイズの面積を算出する手段と、算出されたノイズの面積に基づいて板状金属製品上のマーキング位置に対応するウィンドを選択する手段と、選択されたウィンドの画像上の位置から板状金属製品上のマーキング位置を算出する手段と、算出されたマーキング位置に所定の情報をマーキングする手段とを備えていることを特徴とする板状金属製品への情報記録装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記画像入力手段がラインセンサカメラである場合、該ラインセンサカメラ又は前記板状金属製品を一定速度で移動させる手段を備えていることを特徴とする板状金属製品への情報記録装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記板状金属製品の有効部に関するデータが格納されている製品情報データベースを備えていると共に、
該データベースから入力された同データを用いて前記画像入力手段により入力された画像における板状金属製品の有効部に対応する範囲をマスクする手段を備えていることを特徴とする板状金属製品への情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、特に有効部と非有効部とを有する板状金属製品に情報を直接マーキングする際に適用して好適な、板状金属製品への情報記録方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板状金属製品には、カラーテレビのブラウン管に使用されるシャドウマスクやアパーチャグリル、半導体の製造に使用されるリードフレーム等のように、製品本来の機能部分である有効部と、その周辺部分等の非有効部とを併有するものがある。
【０００３】
このような板状金属製品に、製品番号等のその製品に関する情報を上記非有効部にマーキングし、後の工程でその情報を自動的に読み取って利用することが行われている。
【０００４】
このように、情報を上記板状金属製品にマーキングする場合、その位置は製品の設計段階で予め指定しておくのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、板状金属製品の表面状態は全体に亘って一定しているとは限らないため、製品設計時点で指定した位置が、採用するマーキング方法にとってマーキング位置として最適であるとは限らないという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、板状金属製品に情報を直接マーキングする場合、個々の製品毎に最適な条件でマーキングできることから、マーキングした情報を確実に読み取ることができる板状金属製品への情報記録方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有効部と非有効部を有する板状金属製品の非有効部に、情報を直接マーキングする板状金属製品への情報記録方法であって、板状金属製品を画像入力し、入力された画像を所定の閾値を用いて２値化し、該閾値を超える画素値からなるノイズが抽出された２値化画像を作成し、該２値化画像の非有効部に存在するノイズに基づいて前記板状金属製品上のマーキング位置を決定することにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
本発明は、又、有効部と非有効部を有する板状金属製品の非有効部に、情報を直接マーキングする板状金属製品への情報記録装置であって、板状金属製品を基準位置に載置する載置台と、該載置台上の板状金属製品を画像入力する画像入力手段と、該画像入力手段により入力された画像から２値化画像を作成する手段と、作成された２値化画像の非有効部を所定の大きさのウィンドに分割し、各ウィンド毎にノイズの面積を算出する手段と、算出されたノイズの面積に基づいて板状金属製品上のマーキング位置に対応するウィンドを選択する手段と、選択されたウィンドの画像上の位置から板状金属製品上のマーキング位置を算出する手段と、算出されたマーキング位置に所定の情報をマーキングする手段とを備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【０００９】
即ち、エリアセンサやラインセンサ等の画像入力手段により、板状金属製品の画像入力を行い、その画像データを２値化することにより微細な凹凸がノイズとして抽出された２値化画像を作成し、その非有効部のノイズに基づいてマーキング位置を決定するようにしたので、入力された画像データを画像処理することにより、画像認識により製品の有効部を避けると共に、マーキングし易く、且つマーキング内容を認識し易い位置を選択することができると共に、その位置を自動認識できるようにすることにより、マーキング位置を自動選択することも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る第１実施形態の情報記録装置の概略構成を示す説明図である。
【００１２】
本実施形態の情報記録装置は、有効部と非有効部とを有するシャドウマスク（板状金属製品）ＳＭを基準位置に載置すると共に、図示しないサーボモータ（移動手段）により矢印で示すＸ方向に一定の速度で移動制御可能なＸステージ（載置台）１０と、該シャドウマスクＳＭから画像を入力するラインセンサカメラ（画像入力手段）１２と、該カメラ１２で画像を入力する際にシャドウマスクＳＭの表面を照明する照明装置１４と、ラインセンサカメラ１２により入力される画像データを処理する画像処理装置１６とを備えている。
【００１３】
この画像処理装置１６は、上記ラインセンサカメラ１２により入力された画像から２値化画像を作成する手段と、作成された２値化画像の非有効部を所定の大きさのウィンドに分割し、各ウィンド毎にノイズの面積を算出する手段と、算出されたノイズの面積に基づいてシャドーマスクＳＭ上のマーキング位置に対応するウィンドを選択する手段と、選択されたウィンドの画像上の位置からシャドーマスクＳＭ上のマーキング位置を算出する手段とを内蔵している。
【００１４】
即ち、図示は省略するが、前記Ｘステージ１０の位置座標系（板状金属製品の位置座標系）と入力画像の画像座標系とが対応付けられており、選択されたウィンドの画像座標から、シャドーマスクＳＭ上のマーキング位置の位置座標が算出されるようになっている。
【００１５】
又、この情報記録装置では、上記画像処理装置１６で画像処理する際に使用する、有効部位置データ等の製品種類毎に固有のデータが格納されている製品情報データベース１８と、前記画像処理装置１６で算出されたマーキング位置のデータが入力されるコントローラ２０と、該コントローラ２０により入力されたマーキング位置データに基づいて該当する製品上の位置をマーキングするマーキング装置２２等を備えている。
【００１６】
又、前記画像処理装置１６は、前記データベース１８から入力された有効部に関するデータを用いて前記ラインセンサカメラ１２により入力された画像におけるシャドウマスクＳＭの有効部に対応する範囲をマスクする手段を内蔵している。
【００１７】
本実施形態では、以下のように各操作が実行される。
【００１８】
まず、シャドウマスクＳＭはＸステージ１０上の所定の基準位置に載置され、操作が開始されると、該Ｘステージ１０の移動に伴って矢印方向に一定速度で移動するシャドウマスクＳＭから、移動距離に同期して、例えば１ｍｓ毎に走査されるラインセンサカメラ１２により、該シャドウマスクＳＭ全体に亘る画像が前記画像処理装置１６に入力される。このように入力された画像データは、画像処理装置１６内のフレームメモリに逐次蓄積される。
【００１９】
この画像処理装置１６では、フレームメモリから読み出されたシャドウマスクＳＭ全体の画像データについて、図２に示すフローチャートに従って以下に詳述する画像処理が実行される。
【００２０】
但し、この第１実施形態では、シャドウマスクＳＭの周辺部に当る非有効部の適切な位置に、２次元コードをレーザマーカ（マーキング装置）２２により直接マーキングする場合を取り上げる。
【００２１】
そこで、シャドウマスク等の板状金属製品に、２次元情報（文字、図形、２次元コード等）をマーキングする場合の特徴を、２次元コードをレーザマーキングする場合を例に予め説明しておく。
【００２２】
板状金属製品の表面に直接レーザマーキングされている２次元コードを、図示しない２次元コードリーダが有するＣＣＤカメラにより、画像として取り込み、それを２値化画像にした後、該画像からデコーダにより情報を自動的に読み出すことが行われている。このような２次元コードをＣＣＤカメラにより安定して画像認識するためには、極力ノイズが無いようにする必要があるため、Ｓ／Ｎを高くすることが重要である。
【００２３】
ところが、板状金属製品は、その精製工程において圧延されているため、その表面には圧延ローラによる微細な凹凸が発生していることがある。図３は、このような凹凸が発生している板状製品の表面を拡大した状態を概念的に示した平面図とそのＡＡ′位置における断面図である。なお、この平面図は平坦部が白になるように処理した２値化画像に相当する。
【００２４】
このような凹凸が発生している板状金属製品の表面に２次元コードをレーザマーキングすると、照明条件を最適にして前記ＣＣＤカメラにより該２次元コードを画像として取り込んだとしても、これら凹凸がノイズ源となって入力した画像データから該コードを認識できないことがある。図４は、このようなＣＣＤカメラによる入力画像の一例を概念的に示したもので、点在する黒部分がノイズＮであり、破線Ｃが２次元コードを表している。
【００２５】
板状金属製品にマーキングされる２次元情報には、上述したような特徴があることから、本実施形態では、前記画像処理装置１６において、フレームメモリから読み出された画像データについて、まず平滑化処理を行う。これは、光学的、機械的な理由により画像に入り込んだノイズ等を除去し、より正確な画像データにするための処理であり、一般的な処理方法を採用することができる。
【００２６】
上記ステップ１で平滑化した画像に対して、前記製品情報データベース１８から入力された当該シャドウマスクＳＭに関する有効部位置データを用いて、該画像における有効部をマスクする（ステップ２）。これを、図５に示した次の処理により作成される２値化画像を利用して説明すると、黒い周縁部で示される非有効部Ｓａの内側にエッチングにより多数の細孔が形成されている領域である有効部Ｓｂに位置する画素の画素値を、２値化で使用する閾値以上の一定の画素値に置き換え、２値化画像で白になるようにする処理にあたる。
【００２７】
次いで、上記のようにステップ２でマスクした画像データを２値化し、図５に示したような２値化画像を作成する（ステップ３）。この画像は、上記マスク画像の全画素の画素値を所定の閾値と比較し、該閾値以上の画素を１（白）に、閾値未満の画素を０（黒）に置き換えることにより、白黒の画像を作成していることにあたる。即ち、前記図４の場合と逆の関係で表わしてある。
【００２８】
この図５で、非有効部Ｓａで黒は表面が平坦であることを、白は２次元コードを画像入力する際に障害となるノイズＮであり、表面に存在する凹凸に起因するものである。
【００２９】
ここで行う２値化の閾値としては、前述した如く、後に図示しない２次元コードリーダにより２次元コードを画像入力し、その画像から２次元コードをデコードするために作成される２値化画像を作成する際に使用する閾値を用い、該コードの読取り時の条件に近付けることが望ましい。この場合、前記図１に示した照明装置１４の光源の仕様等のラインセンサカメラ１２による画像の入力条件も、極力２次元コードリーダの画像の入力系に近付けることが望ましい。
【００３０】
次いで、図６に非有効部Ｓａを白のフレームで示し、それに複数の矩形を重ねて示したように、該非有効部を所定の大きさの矩形のウィンドＷに分割し（ステップ４）、該ウィンドＷ毎にノイズＮの合計面積を求め（ステップ５）、求めたノイズ面積が最小のウィンドを求めることにより、それをマーキング位置として選択する。図７には、このようにウインド分割された矩形の非有効部に複数のノイズが存在する様子を拡大して示した。
【００３１】
上記ウィンドＷの位置とサイズを、実際のシャドウマスクＳＭ上のマーキング位置とサイズに正確に対応付けておくことにより、マーキング位置のノイズ成分を忠実に再現できることから、マーキング位置にノイズの原因となる凹凸が存在する場合でも、２次元コードをデコードする際に、それを考慮できるので、情報の読取り精度を向上できる。
【００３２】
なお、ここでは、非有効部Ｓａをウィンドに分割する際、１ウィンド分ずつずらしているが、処理に時間的な余裕があれば、例えば半ウィンドずつずらすようにしてもよい。こうすることにより、更にマーキング位置の選択肢を増やすことができる。
【００３３】
上記ステップ６でノイズの合計面積が一番小さいウィンドを選択したら、そのウィンドに対応するシャドウマスク上の位置座標を求める。このシャドウマスクＳＭ上の位置座標は、前述したように該シャドウマスクＳＭが基準位置に載置されるＸステージ１０上の座標と、ラインセンサカメラ１２で入力される画像上の座標が予め対応付けられていることから、容易に算出することができる。
【００３４】
このように演算によりシャドウマスクＳＭ上のマーキング位置の位置座標が決定されると、該座標データは画像処理装置１６からコントローラ２０に出力され、該コントローラ２０が入力された座標データを基にレーザマーカ２２を制御することにより、同座標に対応するシャドウマスクＳＭ上に２次元コードがマーキングされる。
【００３５】
以上詳述した如く、本実施形態によれば、非有効部Ｓａの中で最も平坦な面に２次元コードをレーザマーキングすることができるため、情報の書き込みが容易であると共に、書き込まれた情報を図示しない２次元コードリーダによる自動読取りも容易に行うことができる。
【００３６】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
【００３７】
本実施形態では、前記図１に示した情報記録装置が備えているマーキング装置２２としてレーザマーカ又はインクジェット装置を用い、シャドウマスクＳＭにバーコード（１次元情報）をマーキングするようにした以外は前記第１実施形態と実質的に同一である。
【００３８】
まず、板状金属製品にマーキングするバーコードの特徴について説明する。一般にバーコードから情報を読み取るために用いられるバーコードリーダは、通常、半導体レーザ又はＬＥＤを光源とする投光部から、上記バーコードに光照射し、その際に白バーで乱反射した散乱光と黒バーの無反射とから形成される受光量データを基にコードを判読している。
【００３９】
図８（Ａ）は、上記白黒のバーコードを模式的に示したものであり、このバーコードについて得られる通常の読取りデータ（受光量データ）は、同図（Ｂ）のように示すことができ、白黒の受光量の差が明確であることから、確実に認識することができる。
【００４０】
ところが、製品が板状金属である場合、その表面が鏡面状態に近いと、直接金属面にインクジェット装置やレーザマーカで書かれたバーコードを光学的に読み取ることは、原理的に困難である。
【００４１】
即ち、図９に、シャドウマスクＳＭの表面に印字されているバーコードＢを、バーコードリーダ３０で読み取って利用する様子を概念的に示したように、通常のバーコードリーダでは、前記レーザ光を照射する投光部とＣＣＤ等からなる受光部とは正反射を受ける関係になっていないため、鏡面の場合は受光部へ集光しないことになる。そのため、金属表面が鏡面状態になっていると、入射光（レーザ光）は全て正反射光となるため、受光部では鏡面からの反射を黒と認識することになり、前記図８（Ｃ）に読取りデータを対比して示したように、白黒バーのコントラストが得られず、認識が不可能になる。
【００４２】
従って、バーコードをシャドウマスク（板状金属製品）に直接マーキングする場合は、表面が乱反射し易い方がよいことから、前記第１実施形態とは逆に、ノイズが多い方が適していることになる。
【００４３】
そこで、本実施形態では、前記図１に示した情報記録装置により、シャドウマスクＳＭにバーコードをマーキングする際、前記画像処理装置１６では図１０のフローチャートに従って、ウィンドの選択が実行される。
【００４４】
即ち、ステップ１〜ステップ５までは、前記図２に示した第１実施形態のフローチャートと同様の処理によりウィンド毎のノイズの面積を求めるが、ステップ６ではノイズの面積が最大のウィンドを求め、これに対応するシャドウマスクＳＭ上の位置をマーキング位置として選択し、そこにバーコードＢをマーキングする。
【００４５】
本実施形態によれば、バーコードＢを、バーコードリーダ３０で一番読取り易い非有効部に自動的にマーキングすることができる。
【００４６】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００４７】
例えば、前記実施形態では、シャドウマスクＳＭをＸステージで移動させる場合を示したが、コンベアで移動させるようにしてもよい。又、シャドウマスクを移動させる場合に限らず、逆にラインセンサカメラ１２を一定速度で移動させるようにしてもよい。
【００４８】
又、ラインセンサカメラでなく、静止しているシャドウマスクをエリアセンサで画像入力してもよい。又、２次元情報は、２次元コードに限らず、文字や図形であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、マーキング後の情報の読取りが容易な位置の板状金属製品に情報をマーキングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の情報記録装置の概略構成を示す説明図
【図２】第１実施形態の画像処理のロジックを示すフローチャート
【図３】シャドウマスクの表面の特徴を示す概略断面図
【図４】２次元コードの特徴を示す説明図
【図５】有効部をマスクしたシャドウマスクの２値化画像を示す説明図
【図６】非有効部のウィンド分割を示す説明図
【図７】ウィンド分割された非有効部内のノイズを示す説明図
【図８】バーコードの特徴を示す説明図
【図９】バーコードの特徴を示す他の説明図
【図１０】第２実施形態の画像処理のロジックを示すフローチャート
【符号の説明】
１０…Ｘステージ
１２…ラインセンサカメラ
１４…照明装置
１６…画像処理装置
１８…製品情報データベース
２０…コントローラ
２２…マーキング装置
３０…バーコードリーダ
ＳＭ…シャドウマスク
Ｓａ…非有効部
Ｓｂ…有効部
Ｂ…バーコード
【図１】
0003805899.tif 000002
【図２】
0003805899.tif 000003
【図３】
0003805899.tif 000004
【図４】
0003805899.tif 000005
【図５】
0003805899.tif 000006
【図６】
0003805899.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003805899.tif 000009
【図９】
0003805899.tif 000010
【図１０】
0003805899.tif 000011