説明

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

【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】制御部は、撮像素子4から出力された画像データを記憶し(#2)、その画像データを所定の画像処理アルゴリズムに基づいて変換する(#3)。さらに、制御部は、変換した画像データに基づいて刻印の品位を評価する(#4)。刻印の品位が良好であるとき(#5においてYES)、#4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(#6)。その後、刻印品位の評価結果をコード刻印装置にフィードバックする(#7)。一方、刻印の品位が悪化している場合には(#5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(#9)、管理者の注意を喚起する。

【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。特に鋳造部品の表面に刻印が形成されている場合には、刻印周辺の鋳肌と刻印との区別がつきにくく、刻印の品位の評価を安定して正確に行うことができず、また刻印の読み取り精度を悪化させる一因となっていた。
【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よって構成される画像データを記憶し、この記憶した画像データを所定の画像処理アルゴリズムに基づいて変換し、この変換後の画像データ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、前記変換後の画像データ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。
【0008】
請求項3の発明は、
請求項1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】
【0009】
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。また、信号処理手段が所定の画像処理アルゴリズムに用いて変換した画像データ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ので、刻印品位の評価を安定して行えるようになる。
【0010】
請求項2の発明によれば、信号処理手段が、変換後の画像データに基づいて対象物の表面に刻印されている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。
【0011】
請求項3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。このとき、請求項1のコード読み取り装置によって刻印品位の安定し正確な評価結果がコード刻印装置にフィードバックされるので、生産ラインを停止することなく、迅速かつ適確に刻印を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】
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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250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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
制御部5は、刻印の品位の評価にあたって、撮像素子4から出力された電気信号よって構成される画像データを記憶し、この記憶した画像データを所定の画像処理アルゴリズムに基づいて変換する。画像データの変換に用いられる画像処理アルゴリズムは、例えば、制御部5のメモリに記憶されている。
【0018】
図4は、複数種類の画像処理アルゴリズムを用いて変換して得た画像データに基づいて刻印品位を評価した結果の一例である。画像処理アルゴリズムの例としては、「明るさ調整」、「コントラスト調整」、「カラー調整」、「輪郭強調」又は「鋳肌消去」が挙げられる。「明るさ調整」とは、画像の明るさを刻印品位の評価に適した明るさに調整するアルゴリズムである。「コントラスト調整」とは、画像のコントラストを刻印品位の評価に適したコントラストに調整するアルゴリズムである。「カラー調整」とは、画像のカラーを刻印品位の評価に適したカラーに調整するアルゴリズムである。「輪郭強調」とは、画像の輪郭を強調するアルゴリズムである。「鋳肌消去」とは、撮像された部品表面に形成されている鋳肌すなわち部品を鋳造する際に、部品の表面に形成される微小な凹凸を消去して表面を平滑化するアルゴリズムである。これらのアルゴリズムを複数種類組み合わせて画像データを変換してもよい。制御部5は、これらのアルゴリズムによって変換された後の画像データ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。刻印の品位は、例えば、ISO15415に基づく7項目について、制御部5が変換して得た画像データを用いて評価される。
【0019】
上記7項目の内訳は、図4に示すように、「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」であり、各項目について、A、B、C、D、Fの5段階に評価される。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、その出力先で品質評価を行うものとしてもよい。
【0020】
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。
【0021】
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。同図に示す制御部5の動作は、上記画像処理アルゴリズムのうちいずれかのアルゴリズムを用いて画像データを変換するものである。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、記憶した画像データを所定の画像処理アルゴリズムに基づいて変換し(#3)、変換した画像データに基づいて刻印の品位を評価する(#4)。刻印品位の評価にあたっては、上述したようにISO15415に基づく7項目が用いられる。刻印の品位が良好であるとき(#5においてYES)、#4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(#6)。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(#7)、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(#8)。一方、刻印の品位が悪化している場合には(#5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(#9)、管理者の注意を喚起する。
【0022】
次に、複数種類の画像処理アルゴリズムを用いて画像データを変換する場合の制御部5の動作について、図6を参照して説明する。この場合における制御部5の動作は、刻印の品位が悪化している場合(#5においてNO)の処理に関して、図5に示した動作と異なっている。すなわち、刻印の品位が悪化している場合(#5においてNO)、他のアルゴリズムが有れば(#9においてYES)、アルゴリズムを変更して(#10)、#3に戻る。一方、他のアルゴリズムがなければ(#9においてNO)、管理システムに警告し(#11)、#6に移行する。このとき、#6において出力するコードは、コードの認識に最も適した画像処理アルゴリズムによって変換された画像データに基づいて認識したコード、すなわち刻印の品位が最も良好であると評価された画像データに基づいて認識したコードとする。
【0023】
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。また、制御部5が所定の画像処理アルゴリズムを用いて変換した画像データ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ので、刻印品位の評価を安定して行えるようになる。また、制御部5が、変換後の画像データに基づいて部品の表面に刻印されている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。特に、画像処理アルゴリズムとして上述した「鋳肌消去」のアルゴリズムを用いた場合には、画像のコントラストが良好なものとなり、刻印品位の評価が安定し、コードの認識も正確なものとなる傾向が強い。また、コード読み取り装置1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150の動作を制御することができる。このとき、コード読み取り装置1によって刻印品位の安定し正確な評価結果がコード刻印装置150にフィードバックされるので、生産ラインを停止することなく、迅速かつ適確に刻印を修正することが可能となる。
【0024】
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が所定の画像処理アルゴリズムに基づいて変換した画像データに基づいて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、複数種類の画像処理アルゴリズムを組み合わせて変換した画像データに基づいて刻印の品位を評価し、コードを読み取るように構成してもよい。また、画像処理に用いられるアルゴリズムは、図4に示したものに限られることなく、別のアルゴリズムであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【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と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る刻印品質に関する評価結果の一例を示す図。
【図5】単一の画像処理アルゴリズムを用いた場合の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。
【図6】複数種類の画像処理アルゴリズムを用いた場合の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】
【0026】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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よって構成される画像データを記憶し、この記憶した画像データを所定の画像処理アルゴリズムに基づいて変換し、この変換後の画像データ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、前記変換後の画像データ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1に記載のコード読み取り装置。
【請求項3】
請求項1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。

【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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【公開番号】特開2009−187065(P2009−187065A)
【公開日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−23206(P2008−23206)
【出願日】平成20年2月1日(2008.2.1)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.QRコード
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】