文字情報認識方法及び文字情報認識装置
【課題】識別の対象となる物品の素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で当該物品の識別を行う。
【解決手段】 板状部材Ｑに形成された立体文字Ｃの凹凸を３次元計測し、３次元計測により得られた立体文字Ｃの凹凸データから立体文字Ｃの高さ又は深さ方向の情報を抽出し、立体文字Ｃの高さ又は深さ方向の情報と立体文字Ｃが表す事項とが予め対応付けられた文字コードと、凹凸データから抽出された立体文字Ｃの高さ又は深さ方向の情報とを比較し、文字コードから、凹凸データから抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する数字を選択し、選択された数字を板状部材Ｑに形成された立体文字Ｃが表す数字として認識する。
【解決手段】 板状部材Ｑに形成された立体文字Ｃの凹凸を３次元計測し、３次元計測により得られた立体文字Ｃの凹凸データから立体文字Ｃの高さ又は深さ方向の情報を抽出し、立体文字Ｃの高さ又は深さ方向の情報と立体文字Ｃが表す事項とが予め対応付けられた文字コードと、凹凸データから抽出された立体文字Ｃの高さ又は深さ方向の情報とを比較し、文字コードから、凹凸データから抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する数字を選択し、選択された数字を板状部材Ｑに形成された立体文字Ｃが表す数字として認識する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の外表面に記された文字情報の認識方法及び認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品の自動識別を行うにあたっては、例えばバーコードやＱＲコードに代表されるような符号化された情報を印刷などにより２次元的に物品に付し、当該物品に付与された符号情報を光学的に読み取ることで当該符号化された情報が表す事項を特定し、特定された情報に基づいて物品の識別を行うといった方法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、自動識別の対象としての物品が、例えば金属の板などであった場合、当該金属板に印刷した符号情報が、外部環境の影響により金属板に生じた錆びなどによって劣化したり、素材の持つ色合いや表面性状の影響を受けて符号情報を光学的に読み取ることが困難であったりといったことが要因で、自動識別率が極端に低下するという問題を抱えていた。
【０００４】
この問題に対応するために、特許文献１には、金属板などに用いても自動識別率が低下しない符号情報の認識方法として、文字や数字をドットにより符号化し、当該符号化されたドットを凹凸状のエンボス又はデボスとして金属板の表面に付す方法が提案されている。そして、特許文献１によれば、金属板の表面に付された凹凸形状が符号認識装置により３次元計測され、３次元計測により読み取った符号情報に基づいて物品の自動識別が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４４６２０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、引用文献１に開示される方法において金属板の表面に付されている識別記号は、ＱＲコードと同様の符号化されたドット情報であるため、例えば作業員が金属板表面のドットを目視により確認しても、当該符号化されたドット情報から元の文字情報を復元することができるわけではない。したがって、物品の識別においては符号認識装置による識別の結果と作業員との目視によるダブルチェックを行うことができない。そのため、例えば凹凸形状のドットに変形等が生じ符号認識装置による識別結果が本来あるべき内容と誤ったものとなった場合は、その誤った識別結果に基づいて、当該物品が誤出荷されるといった事態が起こりうる。
【０００７】
また、例えば凹凸のドットの変形等により符号認識装置により自動識別を行うことができなくなった場合、ドットの変形状態を作業員が目視により確認することで本来あるべきドットの形状を作業員が認識できたとしても、上述のように符号化された情報からでは最終的に必要とされる文字や数字といった情報を直接得ることはできない。そのため、情報の復元という観点においても信頼性が十分であるとはいえない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、識別の対象となる物品の素材特性や外部環境などに影響を受けることなく、高い信頼性で当該物品の識別を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するための本発明は、物品の外表面に立体的に形成された立体文字を認識する方法であって、前記立体文字の凹凸を３次元計測し、前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから、前記物品の外表面からの当該立体文字の高さ又は深さ方向の情報を抽出し、前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す事項とが予め対応付けられた文字コードと、前記凹凸データから抽出された前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報とを比較し、
前記文字コードから、前記凹凸データから抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する事項を選択し、当該選択された事項を前記物品に形成された立体文字が表す事項として認識することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、識別の対象である物品の外表面に立体的に形成された立体文字を３次元計測し、３次元計測により得られた立体文字の高さ方向の情報に基づき文字コードから立体文字の表す事項を選択するので、例えば物品が金属などの場合に、表面に発生した錆びなどにより立体文字の視認性が劣化した場合であっても、立体文字の表す事項を正確に文字として認識することができる。そして、立体文字は、当該立体文字の表す事項が、例えば作業員の目視によっても認識可能であるため、例えば文字情報認識装置において認識不良となった場合であっても、作業員が立体文字の目視確認を行うことで、直ちに物品の識別が可能となる。
したがって、本発明の文字情報認識装置は、物品の素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で物品の自動識別を行うことができ、且つ例えばＱＲコードやドットなどの符号化された情報を用いた場合に付随する、作業員により符号化情報の復元を行うことの困難性といった問題点についても解消することができる。
【００１１】
なお、前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データをグレースケール化処理により２次元画像化し、当該２次元画像に基づいて前記立体文字の表す事項を認識し、当該認識された事項と、前記文字コードから選択された事項とを比較して正誤判定を行ってもよい。
【００１２】
また、前記立体文字が表す事項は、数字であってもよい。
【００１３】
前記物品の外表面には所定の数字と対応付けられた高さ又は深さで立体的に形成されたチェックディジットが設けられ、前記チェックディジットの凹凸を３次元計測して当該チェックディジットに対応する数字を取得し、前記２次元画像に基づいて判別された数字と、前記文字コードに基づき割り当てられた数字とが異なる場合は、前記チェックディジットから取得された数字を用いて、いずれの数字が正しいかを判定してもよい。
【００１４】
前記物品は板状の部材であり、前記立体文字は、前記板状の部材の側端面に形成されていてもよい。
【００１５】
別な観点による本発明は、物品の外表面に立体的に形成された立体文字を自動認識する文字情報認識装置であって、前記立体文字の凹凸を３次元計測する３次元計測部と、前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから高さ又は深さ方向の情報を抽出する３次元情報抽出部と、前記立体文字との高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す文字とが予め対応付けられた文字コードを格納する、文字コード格納部と、前記文字コード記憶部に格納された文字コードと、前記３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報とを比較し、前記文字コードの文字から、３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する文字を選択し、選択された文字を、前記物品に形成された立体文字が表す文字として認識する文字選択部と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、識別の対象となる物品の素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で当該物品の識別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態にかかる文字情報認識装置の構成の概略を示す説明図である。
【図２】ローラ及び板状部材を正面からみた様子を示す説明図である。
【図３】本実施の形態にかかる文字情報認識装置の構成の概略を示す平面図である。
【図４】本実施の形態にかかる印字装置の構成の概略を示す説明図である。
【図５】本実施の形態にかかる文字コードである。
【図６】本実施の形態にかかる文字認識のフロー図である。
【図７】本実施の形態にかかるチェックディジットのコード表である。
【図８】チェックディジットが付された板状部材を示す説明図である。
【図９】他の実施の形態に係る文字コードである。
【図１０】他の実施の形態にかかる板状部材の平面図である。
【図１１】他の実施の形態にかかる板状部材を正面からみた様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる文字情報認識装置１は、図１に示すように、識別対象となる物品としての板状部材Ｑを搬送方向Ａ（図１のＸ方向正方向側）に沿って搬送する搬送機構１０と、板状部材Ｑの外表面の所定の領域に立体的に形成された識別用の情報としての立体文字Ｃの凹凸を３次元的に計測する３次元計測部１１と、３次元計測部１１により計測されたデータを収集する計測データ収集部１２と、計測データ収集部１２と通信ケーブルにより接続され、計測データ収集部１２で収集されたデータの処理及び搬送機構１０の制御を行う計算機１３とを有している。本実施の形態における板状部材Ｑとしては、例えば金属板などである。なお、ここでいう立体文字Ｃとは、板状部材Ｑの外表面に、例えばインクジェット方式により所定の厚みの塗料で印字された文字や、レーザ刻印により板状部材Ｑの表面から所定の深さで刻印された文字をいう。また、文字としては、立体文字Ｃにより表示されている事項の意味が、例えば作業者による目視により解読可能なものであればよく、ひらがなやアルファベットのほかに数字といったものが含まれる。
【００１９】
本実施の形態で用いられる板状部材Ｑに形成された立体文字Ｃは、本実施の形態においては、例えばインクジェット方式により印字された数字である。そして、当該立体文字Ｃは、例えば図２及び図３に示すように、搬送方向Ａに沿って板状部材Ｑの端面Ｑａから所定の距離Ｈだけ離れた文字領域Ｍ内に、搬送方向Ａに直行する方向に沿って印字されている。なお、図３においては、４桁の数字を印字した状態を描図しているが、桁数は本実施の形態に限定されるものではなく任意に設定が可能である。
【００２０】
ここで、文字情報認識装置１の説明に先立ち、立体文字Ｃを形成する方法について説明する。立体文字Ｃは、例えば図４に示すような、印字装置２０を用いて形成される。印字装置２０は、インクの滴下を行うノズル２１と、板状部材Ｑに印字する文字である数字を入力する文字入力部２２と、文字入力部２２により入力された数字と、当該数字を印字する際の塗料の厚みとを対応付けた文字コードが格納される文字コード格納部２３と、ノズル２１の動作を制御するノズル制御部２４を有している。
【００２１】
文字コード格納部２３に格納される文字コードは、図５に示すように、例えば立体文字Ｃの表す事項が数字の「０」の場合は１００μｍ、数字の「１」の場合は１５０μｍといったように、０〜９の数字と各数字を印字する際の塗料の厚みとが、１００μｍ〜５５０μｍの範囲において５０μｍ単位で予め対応付けられたコード表である。そして、例えば文字入力部２２により立体文字Ｃとして印字する文字列が「９１８４」と入力された場合、ノズル制御部２４により入力された数字と文字コードとの比較が行われ、「９」の部分は５５０μｍ、「１」の部分は１５０μｍと、各数字に対応する印字の厚みが選択される。そして、ノズル制御部２４は、文字コードから選択された厚みで各数字の印字が行われるようにノズル２１の制御を行い、板状部材Ｑの文字領域Ｍに、立体文字Ｃの表す事項である数字に対応した塗料の厚みで印字が行われ立体文字Ｃが形成される。ノズル２１による印字の厚みの制御としては、例えばノズル２１からの塗料の吐出量を変化させたり、ノズル２１の走査速度を変化させたりといった方法で行われる。なお、ここで印字の際の単位を５０μｍ刻みとしたのは、発明者らが実験により検証した結果、５０μｍ以下とした場合は３次元計測部１１の分解能との関係で、誤認識が増えるとの知見を得たためである。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る文字情報認識装置１の各部の構成について詳述する。搬送装置１０は、例えば水平方向に連続して配置された複数のローラ３０を有しており、駆動機構（図示せず）によりローラ３０を回転させることにより、図１に示すように搬送方向Ａに沿って板状部材Ｑを所定の速度で水平搬送することができる。ローラ３０の上方には位置検出センサ３１が設けられ、ローラ３０により搬送される板状部材Ｑが、位置検出センサ３１の直下に存在するか否かの検出が行われる。位置検出センサ３１は、計測データ収集部１２と電気的に接続され、位置検出センサ３１による検出結果は計測データ収集部１２を介して計算機１３に入力される。なお、位置検出センサ３１としては、ローラ３０上を搬送される板状部材Ｑを検出できるものであればどのような形式のものを用いてもよく、例えば超音波センサ等の非接触式のものを用いてもよいし、リミットスイッチ等の接触式のものを用いてもよい。
【００２３】
位置検出センサ３１よりも搬送方向Ａの上流側に位置するローラ３０には、ローラ３０による板状部材Ｑの搬送速度を検出する速度検出センサ３２が設けられている。速度検出センサ３２は、部材検出センサと同様に計測データ収集部１２と電気的に接続されており、速度検出センサ３２で取得されたデータは計測データ収集部１２を介して計算機１３に入力される。なお、速度検出センサ３２としては、例えばロータリーエンコーダ等の電磁式センサを用いることができる。
【００２４】
３次元計測部１１は、例えば光切断法により物品の３次元形状を計測する計測部であり、物品に対してレーザ光Ｌを照射するレーザ光源４０と、物品に照射されたレーザ光を撮像する撮像カメラ４１とを有している。レーザ光源４０は、例えばローラ３０の上方であって、図３に示すように平面視において検出センサ３１に対して搬送方向Ａの下流側に、水平方向に対して所定の角度下向きに傾いた状態で配置されている。そしてレーザ光源４０により、ローラ３０により搬送される板状部材Ｑに対して斜め上方向から、板状部材Ｑの文字領域Ｍよりも幅広のレーザ光Ｌの照射が行われる。なお、レーザ光源４０の配置は、位置検出センサ３１により板状部材Ｑが検出されたときに、レーザ光Ｌの照射位置が文字領域Ｍの端部Ｍａ近傍となるように調整されている。撮像カメラ４１は、図３に示すように平面視においてレーザ光源４０に対して搬送方向Ａの上流側に配置され、レーザ光源４０と同様に所定の角度下向きに傾いた状態で、板状部材Ｑに照射されたレーザ光Ｌの反射光の撮像を行う。撮像カメラ４１としては、例えばＣＣＤカメラなどを用いることができる。撮像カメラ４１で撮像された画像データは、当該撮像カメラ４１と通信ケーブルにより接続された計測データ収集部１２を介して計算機１３に入力される。
【００２５】
計算機１３は、図１に示すように計測データ入力部５０、搬送制御部５１、データ蓄積部５２、画像加工部５３、３次元情報抽出部５４、文字コード格納部５５、文字選択部５６、文字認識部５７、正誤判定部５８及び表示部５９を有しており、例えばパーソナルコンピュータなどを用いて構成することができる。
【００２６】
計測データ入力部５０は、例えばネットワークボードで構成され、通信ケーブルを介して計測データ収集部１２で収集されたデータの計算機１３への取り込みを行う機能を有している。
【００２７】
搬送制御部５１、画像加工部５３、３次元情報抽出部５４、文字選択部５６、文字認識部５７及び正誤判定部５８は、例えばコンピュータプログラムからなるプログラムなどにより構成されている。
【００２８】
搬送制御部５１は、計測データ入力部５０から入力される位置検出センサ３１と速度検出センサ３２の検出結果に基づいて搬送機構１０の搬送速度等の制御を行う機能を有している。画像加工部５３は、データ蓄積部５２に蓄積された撮像カメラ４１による画像データから、光切断法により立体文字Ｃの凹凸形状を表す３次元画像の生成を行う機能を有し、３次元情報抽出部５４は、画像加工部５３により生成された立体文字Ｃの凹凸データから、当該立体文字Ｃの高さ方向（図１のＺ方向）の情報の抽出を行う機能を有している。文字選択部５６は、３次元情報抽出部５４により抽出された高さ情報に基づいて、文字コード格納部５５に格納された文字コードから当該深さに対応する数字の選択を行う機能を有している。
【００２９】
また、文字認識部５７は、画像加工部５３により生成された立体文字Ｃ立体文字Ｃの３次元画像をグレースケール化処理して２次元画像に変換し、２次元画像に変換された立体文字Ｃが表す事項をＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）により文字として認識する機能を有している。正誤判定部５８は、文字認識部５７においてＯＣＲにより認識された文字と、文字選択部５６により選択された文字とを比較する機能を有している。そして、両者が一致する場合、文字認識の結果が良好と判断し、表示部５９に認識された文字の表示を行う。不一致となった場合は、例えば文字選択部５６と文字認識部５７で認識された文字のうち、予め正誤判定部５８で優先選択の設定がされているほうの文字が自動認識された文字として表示部５９に表示される。その際、比較の結果が不一致であったことも併せて表示される。
【００３０】
データ蓄積部５２及び文字コード格納部５５は、例えばハードディスクなどにより構成され、データ蓄積部５２は、計測データ入力部５０から入力されたデータの蓄積を行う機能を有している。文字コード格納部５５は、印字装置２０の文字コード格納部２３に格納されるものと同一の文字コードを格納している。
【００３１】
本実施の形態にかかる文字情報認識装置１は以上のように構成されており、次にこの文字情報認識装置１による、板状部材Ｑの立体文字Ｃの自動認識について説明する。
【００３２】
自動認識の実施に先立ち、印字装置２０により立体文字Ｃが印字された板状部材Ｑが搬送機構１０のローラ３０上に載置される。次いで、ローラ３０上に載置された板状部材Ｑが搬送方向Ａに沿って所定の速度で搬送され、３次元計測部１１に接近してゆく（図６のステップＳ１）。
【００３３】
板状部材Ｑが搬送方向Ａに沿って搬送されると、板状部材Ｑが位置検出センサ３１の下方を横切る際に、当該位置検出センサ３１によりローラ３０上の板状部材Ｑの端面Ｑａが検出される（図６のステップＳ２）。位置検出センサ３１により板状部材Ｑの端面Ｑａが検出されると、搬送制御部５１は、板状部材Ｑ上に照射されるレーザ光Ｌの位置が文字領域Ｍの端部Ｍａ近傍に到達したものとの認識し、予め搬送制御部５１に設定された速度及びピッチでローラ３０を動作させ、板状部材Ｑの搬送を１ピッチ単位で行う。その際、１ピッチ移動させる毎に撮像カメラ４１により立体文字Ｃに照射されたレーザ光Ｌを撮像するように３次元計測部１１とローラ３０との同期制御を行う（図６のステップＳ３）。撮像カメラ４１により１ピッチ毎に撮像された画像データは、逐次計測データ入力部５０を介して計測データ蓄積部５２に蓄積される（図６のステップＳ４）。
【００３４】
そして、速度検出センサ３２で検出される搬送速度のデータに基づき、搬送制御部５１が、レーザ光Ｌの照射位置が文字領域Ｍから外れたと認識した時点で、ローラ３０と３次元計測部１１との同期制御が解除され（図６のステップＳ５）、再びローラ３０は所定の搬送速度で板状部材Ｑの搬送が続けられる。
【００３５】
上述の同期制御が解除されると、計測データ蓄積部４２に蓄積された画像データは、画像加工部５３により３次元画像化され、立体文字Ｃに表示された事項、即ち印字された数字が３次元画像として求められる（図６のステップＳ６）。次いで、３次元画像化されたデータのうち、立体文字Ｃの高さ方向（図１のＺ方向正方向側）の全てのピーク値が、３次元情報抽出部５４により抽出される（図６のステップＳ７）。この際、ピーク値のうち、上位下位の予め設定された個数の値はノイズ成分とみなして除去される。そして、ノイズ成分を除去した残りのピーク値の平均値が当該立体文字Ｃの印字の厚み、即ち立体文字Ｃの高さ方向の情報として求められる（図６のステップＳ８）。これにより、立体文字Ｃの印字が破損した箇所や汚れなどにより印字の厚みが文字コードに設定された値と一致しなくなった箇所をノイズとして除去することができる。なお、本実施の形態においては、立体文字Ｃによる文字列は「９１８４」と記されているため、それぞれ、５５０μｍ、１５０μｍ、５５０μｍ及び３００μｍとして高さ方向の情報が求まる。
【００３６】
そして、３次元情報抽出部５４により求められた立体文字Ｃの高さ方向の情報に基づき、文字選択部５６が当該高さ方向の情報に対応する数字を文字コード格納部５５の文字コードから選択し、立体文字Ｃが表す事項として認識する（図６のステップＳ９）。それと共に、文字認識部５７により画像加工部５３で生成された３次元画像がグレースケール化処理され、ＯＣＲにより別途文字認識が行われる（図６のステップＳ１０）。
【００３７】
その後、正誤判定部５８により文字認識部５７においてＯＣＲにより認識された文字と、文字選択部５６により選択した文字との一致が判定され（図６のステップＳ１１）、判定結果が表示部５９に表示される（図６のステップＳ１２）。
【００３８】
そして、作業員が表示部５９に表示された判定結果を確認し、両者一致との判定結果であれば次の板状部材Ｓの識別作業に進み、両者が不一致との判定結果であれば、板状部材Ｑの立体文字Ｃが表す数字と表示部５９に表示された数字とを相互確認し、最終的な判断を行うといった対応を行う。
【００３９】
そして、最終的に作業員により確認が行われた板状部材Ｑが順次後工程に搬送され、この作業が繰り返し行われる。なお、正誤判定部５８により両者が一致するとの判定がなされた場合は、作業員が確認を行うことなく、自動的に板状部材Ｑの搬送を行うようにしてもよい。
【００４０】
以上の実施の形態によれば、識別対象物品である板状部材Ｑに立体的に形成された立体文字Ｃを３次元計測し、３次元計測により得られた立体文字Ｃの高さ方向の情報に基づき文字コードから立体文字Ｃの表す事項を選択するので、例えば板状部材Ｑの表面に発生した錆びなどにより立体文字Ｃの視認性が劣化した場合であっても、立体文字Ｃの表す事項を正確に文字として認識することができる。したがって、本発明の文字情報認識装置１は、板状部材Ｑの素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で板状部材Ｑの自動識別を行うことができる。
【００４１】
そして、立体文字Ｃは、当該立体文字Ｃの表す事項が、例えば作業員の目視によっても認識可能であるため、例えば立体文字Ｃが文字情報認識装置１において認識不良となった場合であっても、作業員が立体文字Ｃの目視確認を行うことで、直ちに物品の識別が可能となる。従って、例えばＱＲコードやドットなどの符号化された情報を用いた場合に付随する、作業員により符号化情報の復元を行うことの困難性といった問題点についても解消することができる。
【００４２】
また、例えば特許文献１で提案されている、凹凸状のエンボスやデボスも符号化されたドット情報であるため、物品の汚れや破損によりドットの誤認識が発生する可能性が大きく、その場合ノイズ除去も困難であるが、本実施の形態で用いる立体文字Ｃは、連続した線からなる符号であるため、汚れや破損などによって文字の一部が欠損しても文字そのものが有する情報が全て失われるわけではない。したがって、欠損した部位をノイズとして除去しても、残りの情報から容易に本来の情報の復元を行うことができる。また、立体文字Ｃを用いる場合、例えば印字の線幅を太くすることにより、印字の部分に対するノイズの比率を相対的に小さくすることができる。従って、例えばエンボスやデボスを用いた際に起こるであろう、ビットの欠落や汚れなどによる誤認識を大幅に抑制することができる。
【００４３】
さらに、以上の実施の形態においては、立体文字Ｃの高さ情報による文字認識に加えて、文字認識部５７により、立体文字Ｃの３次元画像からＯＣＲにより文字認識を行うので、文字選択部５６と文字認識部５７により、それぞれが異なる情報に基づいて文字認識を行うことができる。従って、立体文字Ｃの形状そのものが持つ情報と、立体文字Ｃの高さ方向の情報とにより情報の二重化が可能となり、自動認識における信頼性を更に向上させることができる。また、立体文字Ｃの識別用の記号としての信頼性も向上する。
【００４４】
なお、以上の実施の形態では、正誤判定部５８により文字選択部５６と文字認識部５７とによる文字の認識結果について正誤の判定を行っていたが、この正誤判定は必ずしも行う必要はない。また、例えば、図６におけるステップＳ９とステップＳ１０に係る処理を行う順序も任意に設定が可能である。具体的には、例えば通常時は文字選択部５６で選択された文字を表示部５９に表示し、文字選択部５６での認識が不良となった場合に文字認識部５７での認識結果を表示部５９に表示したり、或いは、通常時は文字認識部５７で選択された文字を表示部５９に表示し、文字認識部５７での認識が不良となった場合に文字選択部５６での認識結果を表示したりと、板状部材Ｑの材質や外部環境などを考慮して、正誤判定の方法や文字認識に用いる常用の優先順位付けを任意に行ってもよい。
【００４５】
また、以上の実施の形態においては、例えば３次元計測部１１により立体文字Ｃの認識を行っていたが、例えば図１に破線で示すように、３次元計測部１１に加えて、他のＣＣＤカメラ７０と照明７１をローラ２０の上方に配置し、ＣＣＤカメラ７０による撮像データをグレースケール化処理しＯＣＲにより立体文字Ｃの文字認識をさらに行ってもよい。かかる場合、更に情報の多重化を行うことができ、物品識別の信頼性を更に向上させることができる。また、通常時は、３次元計測部１１に比べ撮像に要する時間が短時間ですむＣＣＤカメラ７０による文字認識を優先的に行い、文字選択部５６及び文字認識部５７をＣＣＤカメラ７０による文字認識が不良となった際のバックアップとして用いることで、高い信頼性を維持しつつ、自動認識に要する時間を短縮することが可能である。
【００４６】
以上の実施の形態においては、立体文字Ｃは立体的に印字された文字であったが、既述のとおりレーザ刻印などにより刻印された、深さ方向の情報を文字であってもよい。かかる場合も、レーザ刻印による刻印深さと刻印される文字とが対応付けられた文字コードに基づき刻印作業が行われ、文字コード格納部５５にもレーザ刻印に用いられたものと同じ文字コードが格納される。なお、立体文字Ｃをレーザ刻印により形成した場合、例えば工場内での保管や搬送の際に板状部材Ｑが重ねられても、塗料のように剥がれたりすることがないので、そのような状況下で用いる場合は、印字により形成された立体文字Ｃよるものよりも高い信頼性を得ることができる。また、立体文字Ｃの形成される部位も、板状部材Ｑの上面に限らず、例えば板状部材の側端面Ｑｂに形成されていてもよい。かかる場合、保管や搬送の際に板状部材Ｑが重ねて配置されても、立体文字Ｃは外部に露出した状態となるので、重ねて配置された状態でも、３次元計測部１１の配置を適宜調整することで、立体文字Ｃの認識が可能となる。また、作業員が目視により確認することも当然可能である。
【００４７】
なお、以上の実施の形態においては、識別の対象となる板状部材Ｑとして金属板を用いた場合について説明を行ったが、対象となる物品は金属板に限られるものではなく、例えばプラスチック板などであってもよい。また、物品の形状も板状に限られるものではなく、立体文字Ｃの形成された文字領域Ｍが例えば平坦状になっており、３次元計測部１１により立体文字Ｃの凹凸形状が計測できる、即ち立体文字Ｃの高さ方向又は深さ方向の情報を取得できるものであれば、物品そのものが例えば球形等であっても文字情報認識装置１により物品の自動識別を行うことが可能である。
【００４８】
また、以上の実施の形態においては立体文字Ｃのみを板状部材Ｑに形成していたが、立体文字Ｃの先頭の位置に、例えば上述の文字コードと同様に、図形と数字及び印字の高さ（或いは刻印の深さ）とが対応付けられた図７に示すようなコード表に基づいたチェックディジットが付されていてもよい。図８に示すように、板状部材Ｑに更にチェックディジットを用いることで、例えば文字認識が不良となった場合や、文字認識部５６の選択した文字と文字認識部５７が認識した文字とが一致しない場合などに、チェックディジットに対応する数字をコード表から取得し、当該取得された数字を用いて、いずれの数字が正しいかを判定することができるので、作業員の目視に頼ることなく認識された文字の補正を行うことが可能となる。なお、チェックディジットを図形としたのは、作業員が目視を行う際に、数字と混同しないためである。かかる場合、文字認識の過程で人が介在しないことによりヒューマンエラーによる誤認識を防止することができる。
【００４９】
以上の実施の形態では、立体文字Ｃとして数字を印字した場合を参照して説明したが、既述のとおり立体文字Ｃとして表示される事項はアルファベットなどでもよい。なお、例えばアルファベットを用いた場合、印字の単位を数字の場合と同様に５０μｍ単位で行い、「Ａ」を１００μｍで表すとすると、例えば「Ｚ」を表す際には印字のための塗料の厚みが１４００μｍ必要となり、印字に時間を要してしまうことが考えられる。したがって、この場合は、例えば図９に示すように、アルファベットの「Ａ」に対応する数字を「０１」、「Ｂ」に対応する数字を「０２」にといったように、アルファベットのＡ〜Ｚを一旦二桁の数字に対応付け、対応付けた数字を一桁目と二桁目とに分割し、分割された数字の夫々に印字の厚みをさらに対応させるようにした文字コードを、図５の文字コードに代えて文字コード格納部５５に格納して使用することが好ましい。具体的には、図９に示す文字コードを用いる場合、例えば図１０及び図１１に示すように、立体文字Ｃそのものを上下又は左右の領域Ｃａ、Ｃｂに２分割し、図９に示す文字コードのアルファベットの一桁目に対応する数字により領域Ｃａの部分の印字の厚みを決定し、二桁目の数字により領域Ｃｂの部分の印字の厚みを決定する。なお、図１０及び図１１は、板状部材Ｑに印字する立体文字Ｃの文字列を「ＡＫＳＸ」とし、立体文字Ｃを夫々左右に分割して領域Ｃａ、Ｃｂとした場合を示しており、図１０の例えば立体文字Ｃとして「Ａ」と記載している部位においては、図１１に示すように、領域Ｃａの部分を数字の「０」に対応する厚みの１００μｍで、領域Ｃｂの部分を数字の「１」に対応する厚みの１５０μｍで印字が行われている。
【００５０】
図９に示す文字コードを用いた場合においても、立体文字Ｃの自動認識の方法は図５に示す文字コードを用いた場合と同様であり、３次元計測部１１及び計算機１３により立体文字Ｃの自動認識が行われる。そして、アルファベットの「Ａ」の部分の厚みが領域Ｃａにおいて１００μｍ、領域Ｃｂにおいて１５０μｍと立体文字Ｃの高さ方向の情報が求められると、文字選択部５６が図９に示す文字コードを格納した文字コード格納部５５から１００μｍと１５０μｍに対応する数字「０１」を選択し、さらに「０１」に対応する「Ａ」を立体文字Ｃが表す事項として認識する。こうすることで、立体文字Ｃとして数字を印字した場合と同様に、１００μｍ〜５５０μｍの範囲の塗料の厚みで、即ち印字の際の塗料厚みの増加を抑えつつ、アルファベットなどの文字を表すことができる。なお、立体文字Ｃを刻印により形成する場合も、当然ながら、印字の場合と同様に図９の文字コードを用いることができる。また、チェックディジットとして、例えばバーコードで用いられるモジュラス１６やモジュラス４３のように、二桁の数字を一つのキャラクタにより表示するものを用いる場合にも、チェックディジットを領域Ｃａ及び領域Ｃｂに分割して表すことで、塗料の厚みを及び刻印の深さを増加させることなく表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、物品の自動識別を行う際に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 文字情報認識装置
１０ 搬送機構
１１ ３次元計測部１１
１２ 計測データ収集部
１３ 計算機
２０ 印字装置
２１ ノズル
２２ 文字入力部
２３ 文字コード格納部
３０ ローラ
３１ 位置検出センサ
３２ 速度検出センサ
４０ レーザ光源
４１ 撮像カメラ
５０ 計測データ入力部
５１ 搬送制御部
５２ データ蓄積部
５３ 画像加工部
５４ ３次元情報抽出部
５５ 文字コード格納部
５６ 文字選択部
５７ 文字認識部
５８ 正誤判定部
５９ 表示部
７０ ＣＣＤカメラ
７１ 照明
Ｑ 板状部材
Ｑａ 板状部材の端面
Ｑｂ 板状部材の側端面
Ｈ 距離
Ｌ レーザ光
Ｃ 立体文字
Ｍ 文字領域
Ｍａ 文字領域の端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の外表面に記された文字情報の認識方法及び認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品の自動識別を行うにあたっては、例えばバーコードやＱＲコードに代表されるような符号化された情報を印刷などにより２次元的に物品に付し、当該物品に付与された符号情報を光学的に読み取ることで当該符号化された情報が表す事項を特定し、特定された情報に基づいて物品の識別を行うといった方法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、自動識別の対象としての物品が、例えば金属の板などであった場合、当該金属板に印刷した符号情報が、外部環境の影響により金属板に生じた錆びなどによって劣化したり、素材の持つ色合いや表面性状の影響を受けて符号情報を光学的に読み取ることが困難であったりといったことが要因で、自動識別率が極端に低下するという問題を抱えていた。
【０００４】
この問題に対応するために、特許文献１には、金属板などに用いても自動識別率が低下しない符号情報の認識方法として、文字や数字をドットにより符号化し、当該符号化されたドットを凹凸状のエンボス又はデボスとして金属板の表面に付す方法が提案されている。そして、特許文献１によれば、金属板の表面に付された凹凸形状が符号認識装置により３次元計測され、３次元計測により読み取った符号情報に基づいて物品の自動識別が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４４６２０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、引用文献１に開示される方法において金属板の表面に付されている識別記号は、ＱＲコードと同様の符号化されたドット情報であるため、例えば作業員が金属板表面のドットを目視により確認しても、当該符号化されたドット情報から元の文字情報を復元することができるわけではない。したがって、物品の識別においては符号認識装置による識別の結果と作業員との目視によるダブルチェックを行うことができない。そのため、例えば凹凸形状のドットに変形等が生じ符号認識装置による識別結果が本来あるべき内容と誤ったものとなった場合は、その誤った識別結果に基づいて、当該物品が誤出荷されるといった事態が起こりうる。
【０００７】
また、例えば凹凸のドットの変形等により符号認識装置により自動識別を行うことができなくなった場合、ドットの変形状態を作業員が目視により確認することで本来あるべきドットの形状を作業員が認識できたとしても、上述のように符号化された情報からでは最終的に必要とされる文字や数字といった情報を直接得ることはできない。そのため、情報の復元という観点においても信頼性が十分であるとはいえない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、識別の対象となる物品の素材特性や外部環境などに影響を受けることなく、高い信頼性で当該物品の識別を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するための本発明は、物品の外表面に立体的に形成された立体文字を認識する方法であって、前記立体文字の凹凸を３次元計測し、前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから、前記物品の外表面からの当該立体文字の高さ又は深さ方向の情報を抽出し、前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す事項とが予め対応付けられた文字コードと、前記凹凸データから抽出された前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報とを比較し、
前記文字コードから、前記凹凸データから抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する事項を選択し、当該選択された事項を前記物品に形成された立体文字が表す事項として認識することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、識別の対象である物品の外表面に立体的に形成された立体文字を３次元計測し、３次元計測により得られた立体文字の高さ方向の情報に基づき文字コードから立体文字の表す事項を選択するので、例えば物品が金属などの場合に、表面に発生した錆びなどにより立体文字の視認性が劣化した場合であっても、立体文字の表す事項を正確に文字として認識することができる。そして、立体文字は、当該立体文字の表す事項が、例えば作業員の目視によっても認識可能であるため、例えば文字情報認識装置において認識不良となった場合であっても、作業員が立体文字の目視確認を行うことで、直ちに物品の識別が可能となる。
したがって、本発明の文字情報認識装置は、物品の素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で物品の自動識別を行うことができ、且つ例えばＱＲコードやドットなどの符号化された情報を用いた場合に付随する、作業員により符号化情報の復元を行うことの困難性といった問題点についても解消することができる。
【００１１】
なお、前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データをグレースケール化処理により２次元画像化し、当該２次元画像に基づいて前記立体文字の表す事項を認識し、当該認識された事項と、前記文字コードから選択された事項とを比較して正誤判定を行ってもよい。
【００１２】
また、前記立体文字が表す事項は、数字であってもよい。
【００１３】
前記物品の外表面には所定の数字と対応付けられた高さ又は深さで立体的に形成されたチェックディジットが設けられ、前記チェックディジットの凹凸を３次元計測して当該チェックディジットに対応する数字を取得し、前記２次元画像に基づいて判別された数字と、前記文字コードに基づき割り当てられた数字とが異なる場合は、前記チェックディジットから取得された数字を用いて、いずれの数字が正しいかを判定してもよい。
【００１４】
前記物品は板状の部材であり、前記立体文字は、前記板状の部材の側端面に形成されていてもよい。
【００１５】
別な観点による本発明は、物品の外表面に立体的に形成された立体文字を自動認識する文字情報認識装置であって、前記立体文字の凹凸を３次元計測する３次元計測部と、前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから高さ又は深さ方向の情報を抽出する３次元情報抽出部と、前記立体文字との高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す文字とが予め対応付けられた文字コードを格納する、文字コード格納部と、前記文字コード記憶部に格納された文字コードと、前記３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報とを比較し、前記文字コードの文字から、３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する文字を選択し、選択された文字を、前記物品に形成された立体文字が表す文字として認識する文字選択部と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、識別の対象となる物品の素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で当該物品の識別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態にかかる文字情報認識装置の構成の概略を示す説明図である。
【図２】ローラ及び板状部材を正面からみた様子を示す説明図である。
【図３】本実施の形態にかかる文字情報認識装置の構成の概略を示す平面図である。
【図４】本実施の形態にかかる印字装置の構成の概略を示す説明図である。
【図５】本実施の形態にかかる文字コードである。
【図６】本実施の形態にかかる文字認識のフロー図である。
【図７】本実施の形態にかかるチェックディジットのコード表である。
【図８】チェックディジットが付された板状部材を示す説明図である。
【図９】他の実施の形態に係る文字コードである。
【図１０】他の実施の形態にかかる板状部材の平面図である。
【図１１】他の実施の形態にかかる板状部材を正面からみた様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる文字情報認識装置１は、図１に示すように、識別対象となる物品としての板状部材Ｑを搬送方向Ａ（図１のＸ方向正方向側）に沿って搬送する搬送機構１０と、板状部材Ｑの外表面の所定の領域に立体的に形成された識別用の情報としての立体文字Ｃの凹凸を３次元的に計測する３次元計測部１１と、３次元計測部１１により計測されたデータを収集する計測データ収集部１２と、計測データ収集部１２と通信ケーブルにより接続され、計測データ収集部１２で収集されたデータの処理及び搬送機構１０の制御を行う計算機１３とを有している。本実施の形態における板状部材Ｑとしては、例えば金属板などである。なお、ここでいう立体文字Ｃとは、板状部材Ｑの外表面に、例えばインクジェット方式により所定の厚みの塗料で印字された文字や、レーザ刻印により板状部材Ｑの表面から所定の深さで刻印された文字をいう。また、文字としては、立体文字Ｃにより表示されている事項の意味が、例えば作業者による目視により解読可能なものであればよく、ひらがなやアルファベットのほかに数字といったものが含まれる。
【００１９】
本実施の形態で用いられる板状部材Ｑに形成された立体文字Ｃは、本実施の形態においては、例えばインクジェット方式により印字された数字である。そして、当該立体文字Ｃは、例えば図２及び図３に示すように、搬送方向Ａに沿って板状部材Ｑの端面Ｑａから所定の距離Ｈだけ離れた文字領域Ｍ内に、搬送方向Ａに直行する方向に沿って印字されている。なお、図３においては、４桁の数字を印字した状態を描図しているが、桁数は本実施の形態に限定されるものではなく任意に設定が可能である。
【００２０】
ここで、文字情報認識装置１の説明に先立ち、立体文字Ｃを形成する方法について説明する。立体文字Ｃは、例えば図４に示すような、印字装置２０を用いて形成される。印字装置２０は、インクの滴下を行うノズル２１と、板状部材Ｑに印字する文字である数字を入力する文字入力部２２と、文字入力部２２により入力された数字と、当該数字を印字する際の塗料の厚みとを対応付けた文字コードが格納される文字コード格納部２３と、ノズル２１の動作を制御するノズル制御部２４を有している。
【００２１】
文字コード格納部２３に格納される文字コードは、図５に示すように、例えば立体文字Ｃの表す事項が数字の「０」の場合は１００μｍ、数字の「１」の場合は１５０μｍといったように、０〜９の数字と各数字を印字する際の塗料の厚みとが、１００μｍ〜５５０μｍの範囲において５０μｍ単位で予め対応付けられたコード表である。そして、例えば文字入力部２２により立体文字Ｃとして印字する文字列が「９１８４」と入力された場合、ノズル制御部２４により入力された数字と文字コードとの比較が行われ、「９」の部分は５５０μｍ、「１」の部分は１５０μｍと、各数字に対応する印字の厚みが選択される。そして、ノズル制御部２４は、文字コードから選択された厚みで各数字の印字が行われるようにノズル２１の制御を行い、板状部材Ｑの文字領域Ｍに、立体文字Ｃの表す事項である数字に対応した塗料の厚みで印字が行われ立体文字Ｃが形成される。ノズル２１による印字の厚みの制御としては、例えばノズル２１からの塗料の吐出量を変化させたり、ノズル２１の走査速度を変化させたりといった方法で行われる。なお、ここで印字の際の単位を５０μｍ刻みとしたのは、発明者らが実験により検証した結果、５０μｍ以下とした場合は３次元計測部１１の分解能との関係で、誤認識が増えるとの知見を得たためである。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る文字情報認識装置１の各部の構成について詳述する。搬送装置１０は、例えば水平方向に連続して配置された複数のローラ３０を有しており、駆動機構（図示せず）によりローラ３０を回転させることにより、図１に示すように搬送方向Ａに沿って板状部材Ｑを所定の速度で水平搬送することができる。ローラ３０の上方には位置検出センサ３１が設けられ、ローラ３０により搬送される板状部材Ｑが、位置検出センサ３１の直下に存在するか否かの検出が行われる。位置検出センサ３１は、計測データ収集部１２と電気的に接続され、位置検出センサ３１による検出結果は計測データ収集部１２を介して計算機１３に入力される。なお、位置検出センサ３１としては、ローラ３０上を搬送される板状部材Ｑを検出できるものであればどのような形式のものを用いてもよく、例えば超音波センサ等の非接触式のものを用いてもよいし、リミットスイッチ等の接触式のものを用いてもよい。
【００２３】
位置検出センサ３１よりも搬送方向Ａの上流側に位置するローラ３０には、ローラ３０による板状部材Ｑの搬送速度を検出する速度検出センサ３２が設けられている。速度検出センサ３２は、部材検出センサと同様に計測データ収集部１２と電気的に接続されており、速度検出センサ３２で取得されたデータは計測データ収集部１２を介して計算機１３に入力される。なお、速度検出センサ３２としては、例えばロータリーエンコーダ等の電磁式センサを用いることができる。
【００２４】
３次元計測部１１は、例えば光切断法により物品の３次元形状を計測する計測部であり、物品に対してレーザ光Ｌを照射するレーザ光源４０と、物品に照射されたレーザ光を撮像する撮像カメラ４１とを有している。レーザ光源４０は、例えばローラ３０の上方であって、図３に示すように平面視において検出センサ３１に対して搬送方向Ａの下流側に、水平方向に対して所定の角度下向きに傾いた状態で配置されている。そしてレーザ光源４０により、ローラ３０により搬送される板状部材Ｑに対して斜め上方向から、板状部材Ｑの文字領域Ｍよりも幅広のレーザ光Ｌの照射が行われる。なお、レーザ光源４０の配置は、位置検出センサ３１により板状部材Ｑが検出されたときに、レーザ光Ｌの照射位置が文字領域Ｍの端部Ｍａ近傍となるように調整されている。撮像カメラ４１は、図３に示すように平面視においてレーザ光源４０に対して搬送方向Ａの上流側に配置され、レーザ光源４０と同様に所定の角度下向きに傾いた状態で、板状部材Ｑに照射されたレーザ光Ｌの反射光の撮像を行う。撮像カメラ４１としては、例えばＣＣＤカメラなどを用いることができる。撮像カメラ４１で撮像された画像データは、当該撮像カメラ４１と通信ケーブルにより接続された計測データ収集部１２を介して計算機１３に入力される。
【００２５】
計算機１３は、図１に示すように計測データ入力部５０、搬送制御部５１、データ蓄積部５２、画像加工部５３、３次元情報抽出部５４、文字コード格納部５５、文字選択部５６、文字認識部５７、正誤判定部５８及び表示部５９を有しており、例えばパーソナルコンピュータなどを用いて構成することができる。
【００２６】
計測データ入力部５０は、例えばネットワークボードで構成され、通信ケーブルを介して計測データ収集部１２で収集されたデータの計算機１３への取り込みを行う機能を有している。
【００２７】
搬送制御部５１、画像加工部５３、３次元情報抽出部５４、文字選択部５６、文字認識部５７及び正誤判定部５８は、例えばコンピュータプログラムからなるプログラムなどにより構成されている。
【００２８】
搬送制御部５１は、計測データ入力部５０から入力される位置検出センサ３１と速度検出センサ３２の検出結果に基づいて搬送機構１０の搬送速度等の制御を行う機能を有している。画像加工部５３は、データ蓄積部５２に蓄積された撮像カメラ４１による画像データから、光切断法により立体文字Ｃの凹凸形状を表す３次元画像の生成を行う機能を有し、３次元情報抽出部５４は、画像加工部５３により生成された立体文字Ｃの凹凸データから、当該立体文字Ｃの高さ方向（図１のＺ方向）の情報の抽出を行う機能を有している。文字選択部５６は、３次元情報抽出部５４により抽出された高さ情報に基づいて、文字コード格納部５５に格納された文字コードから当該深さに対応する数字の選択を行う機能を有している。
【００２９】
また、文字認識部５７は、画像加工部５３により生成された立体文字Ｃ立体文字Ｃの３次元画像をグレースケール化処理して２次元画像に変換し、２次元画像に変換された立体文字Ｃが表す事項をＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）により文字として認識する機能を有している。正誤判定部５８は、文字認識部５７においてＯＣＲにより認識された文字と、文字選択部５６により選択された文字とを比較する機能を有している。そして、両者が一致する場合、文字認識の結果が良好と判断し、表示部５９に認識された文字の表示を行う。不一致となった場合は、例えば文字選択部５６と文字認識部５７で認識された文字のうち、予め正誤判定部５８で優先選択の設定がされているほうの文字が自動認識された文字として表示部５９に表示される。その際、比較の結果が不一致であったことも併せて表示される。
【００３０】
データ蓄積部５２及び文字コード格納部５５は、例えばハードディスクなどにより構成され、データ蓄積部５２は、計測データ入力部５０から入力されたデータの蓄積を行う機能を有している。文字コード格納部５５は、印字装置２０の文字コード格納部２３に格納されるものと同一の文字コードを格納している。
【００３１】
本実施の形態にかかる文字情報認識装置１は以上のように構成されており、次にこの文字情報認識装置１による、板状部材Ｑの立体文字Ｃの自動認識について説明する。
【００３２】
自動認識の実施に先立ち、印字装置２０により立体文字Ｃが印字された板状部材Ｑが搬送機構１０のローラ３０上に載置される。次いで、ローラ３０上に載置された板状部材Ｑが搬送方向Ａに沿って所定の速度で搬送され、３次元計測部１１に接近してゆく（図６のステップＳ１）。
【００３３】
板状部材Ｑが搬送方向Ａに沿って搬送されると、板状部材Ｑが位置検出センサ３１の下方を横切る際に、当該位置検出センサ３１によりローラ３０上の板状部材Ｑの端面Ｑａが検出される（図６のステップＳ２）。位置検出センサ３１により板状部材Ｑの端面Ｑａが検出されると、搬送制御部５１は、板状部材Ｑ上に照射されるレーザ光Ｌの位置が文字領域Ｍの端部Ｍａ近傍に到達したものとの認識し、予め搬送制御部５１に設定された速度及びピッチでローラ３０を動作させ、板状部材Ｑの搬送を１ピッチ単位で行う。その際、１ピッチ移動させる毎に撮像カメラ４１により立体文字Ｃに照射されたレーザ光Ｌを撮像するように３次元計測部１１とローラ３０との同期制御を行う（図６のステップＳ３）。撮像カメラ４１により１ピッチ毎に撮像された画像データは、逐次計測データ入力部５０を介して計測データ蓄積部５２に蓄積される（図６のステップＳ４）。
【００３４】
そして、速度検出センサ３２で検出される搬送速度のデータに基づき、搬送制御部５１が、レーザ光Ｌの照射位置が文字領域Ｍから外れたと認識した時点で、ローラ３０と３次元計測部１１との同期制御が解除され（図６のステップＳ５）、再びローラ３０は所定の搬送速度で板状部材Ｑの搬送が続けられる。
【００３５】
上述の同期制御が解除されると、計測データ蓄積部４２に蓄積された画像データは、画像加工部５３により３次元画像化され、立体文字Ｃに表示された事項、即ち印字された数字が３次元画像として求められる（図６のステップＳ６）。次いで、３次元画像化されたデータのうち、立体文字Ｃの高さ方向（図１のＺ方向正方向側）の全てのピーク値が、３次元情報抽出部５４により抽出される（図６のステップＳ７）。この際、ピーク値のうち、上位下位の予め設定された個数の値はノイズ成分とみなして除去される。そして、ノイズ成分を除去した残りのピーク値の平均値が当該立体文字Ｃの印字の厚み、即ち立体文字Ｃの高さ方向の情報として求められる（図６のステップＳ８）。これにより、立体文字Ｃの印字が破損した箇所や汚れなどにより印字の厚みが文字コードに設定された値と一致しなくなった箇所をノイズとして除去することができる。なお、本実施の形態においては、立体文字Ｃによる文字列は「９１８４」と記されているため、それぞれ、５５０μｍ、１５０μｍ、５５０μｍ及び３００μｍとして高さ方向の情報が求まる。
【００３６】
そして、３次元情報抽出部５４により求められた立体文字Ｃの高さ方向の情報に基づき、文字選択部５６が当該高さ方向の情報に対応する数字を文字コード格納部５５の文字コードから選択し、立体文字Ｃが表す事項として認識する（図６のステップＳ９）。それと共に、文字認識部５７により画像加工部５３で生成された３次元画像がグレースケール化処理され、ＯＣＲにより別途文字認識が行われる（図６のステップＳ１０）。
【００３７】
その後、正誤判定部５８により文字認識部５７においてＯＣＲにより認識された文字と、文字選択部５６により選択した文字との一致が判定され（図６のステップＳ１１）、判定結果が表示部５９に表示される（図６のステップＳ１２）。
【００３８】
そして、作業員が表示部５９に表示された判定結果を確認し、両者一致との判定結果であれば次の板状部材Ｓの識別作業に進み、両者が不一致との判定結果であれば、板状部材Ｑの立体文字Ｃが表す数字と表示部５９に表示された数字とを相互確認し、最終的な判断を行うといった対応を行う。
【００３９】
そして、最終的に作業員により確認が行われた板状部材Ｑが順次後工程に搬送され、この作業が繰り返し行われる。なお、正誤判定部５８により両者が一致するとの判定がなされた場合は、作業員が確認を行うことなく、自動的に板状部材Ｑの搬送を行うようにしてもよい。
【００４０】
以上の実施の形態によれば、識別対象物品である板状部材Ｑに立体的に形成された立体文字Ｃを３次元計測し、３次元計測により得られた立体文字Ｃの高さ方向の情報に基づき文字コードから立体文字Ｃの表す事項を選択するので、例えば板状部材Ｑの表面に発生した錆びなどにより立体文字Ｃの視認性が劣化した場合であっても、立体文字Ｃの表す事項を正確に文字として認識することができる。したがって、本発明の文字情報認識装置１は、板状部材Ｑの素材特性や外部環境に影響を受けることなく、高い信頼性で板状部材Ｑの自動識別を行うことができる。
【００４１】
そして、立体文字Ｃは、当該立体文字Ｃの表す事項が、例えば作業員の目視によっても認識可能であるため、例えば立体文字Ｃが文字情報認識装置１において認識不良となった場合であっても、作業員が立体文字Ｃの目視確認を行うことで、直ちに物品の識別が可能となる。従って、例えばＱＲコードやドットなどの符号化された情報を用いた場合に付随する、作業員により符号化情報の復元を行うことの困難性といった問題点についても解消することができる。
【００４２】
また、例えば特許文献１で提案されている、凹凸状のエンボスやデボスも符号化されたドット情報であるため、物品の汚れや破損によりドットの誤認識が発生する可能性が大きく、その場合ノイズ除去も困難であるが、本実施の形態で用いる立体文字Ｃは、連続した線からなる符号であるため、汚れや破損などによって文字の一部が欠損しても文字そのものが有する情報が全て失われるわけではない。したがって、欠損した部位をノイズとして除去しても、残りの情報から容易に本来の情報の復元を行うことができる。また、立体文字Ｃを用いる場合、例えば印字の線幅を太くすることにより、印字の部分に対するノイズの比率を相対的に小さくすることができる。従って、例えばエンボスやデボスを用いた際に起こるであろう、ビットの欠落や汚れなどによる誤認識を大幅に抑制することができる。
【００４３】
さらに、以上の実施の形態においては、立体文字Ｃの高さ情報による文字認識に加えて、文字認識部５７により、立体文字Ｃの３次元画像からＯＣＲにより文字認識を行うので、文字選択部５６と文字認識部５７により、それぞれが異なる情報に基づいて文字認識を行うことができる。従って、立体文字Ｃの形状そのものが持つ情報と、立体文字Ｃの高さ方向の情報とにより情報の二重化が可能となり、自動認識における信頼性を更に向上させることができる。また、立体文字Ｃの識別用の記号としての信頼性も向上する。
【００４４】
なお、以上の実施の形態では、正誤判定部５８により文字選択部５６と文字認識部５７とによる文字の認識結果について正誤の判定を行っていたが、この正誤判定は必ずしも行う必要はない。また、例えば、図６におけるステップＳ９とステップＳ１０に係る処理を行う順序も任意に設定が可能である。具体的には、例えば通常時は文字選択部５６で選択された文字を表示部５９に表示し、文字選択部５６での認識が不良となった場合に文字認識部５７での認識結果を表示部５９に表示したり、或いは、通常時は文字認識部５７で選択された文字を表示部５９に表示し、文字認識部５７での認識が不良となった場合に文字選択部５６での認識結果を表示したりと、板状部材Ｑの材質や外部環境などを考慮して、正誤判定の方法や文字認識に用いる常用の優先順位付けを任意に行ってもよい。
【００４５】
また、以上の実施の形態においては、例えば３次元計測部１１により立体文字Ｃの認識を行っていたが、例えば図１に破線で示すように、３次元計測部１１に加えて、他のＣＣＤカメラ７０と照明７１をローラ２０の上方に配置し、ＣＣＤカメラ７０による撮像データをグレースケール化処理しＯＣＲにより立体文字Ｃの文字認識をさらに行ってもよい。かかる場合、更に情報の多重化を行うことができ、物品識別の信頼性を更に向上させることができる。また、通常時は、３次元計測部１１に比べ撮像に要する時間が短時間ですむＣＣＤカメラ７０による文字認識を優先的に行い、文字選択部５６及び文字認識部５７をＣＣＤカメラ７０による文字認識が不良となった際のバックアップとして用いることで、高い信頼性を維持しつつ、自動認識に要する時間を短縮することが可能である。
【００４６】
以上の実施の形態においては、立体文字Ｃは立体的に印字された文字であったが、既述のとおりレーザ刻印などにより刻印された、深さ方向の情報を文字であってもよい。かかる場合も、レーザ刻印による刻印深さと刻印される文字とが対応付けられた文字コードに基づき刻印作業が行われ、文字コード格納部５５にもレーザ刻印に用いられたものと同じ文字コードが格納される。なお、立体文字Ｃをレーザ刻印により形成した場合、例えば工場内での保管や搬送の際に板状部材Ｑが重ねられても、塗料のように剥がれたりすることがないので、そのような状況下で用いる場合は、印字により形成された立体文字Ｃよるものよりも高い信頼性を得ることができる。また、立体文字Ｃの形成される部位も、板状部材Ｑの上面に限らず、例えば板状部材の側端面Ｑｂに形成されていてもよい。かかる場合、保管や搬送の際に板状部材Ｑが重ねて配置されても、立体文字Ｃは外部に露出した状態となるので、重ねて配置された状態でも、３次元計測部１１の配置を適宜調整することで、立体文字Ｃの認識が可能となる。また、作業員が目視により確認することも当然可能である。
【００４７】
なお、以上の実施の形態においては、識別の対象となる板状部材Ｑとして金属板を用いた場合について説明を行ったが、対象となる物品は金属板に限られるものではなく、例えばプラスチック板などであってもよい。また、物品の形状も板状に限られるものではなく、立体文字Ｃの形成された文字領域Ｍが例えば平坦状になっており、３次元計測部１１により立体文字Ｃの凹凸形状が計測できる、即ち立体文字Ｃの高さ方向又は深さ方向の情報を取得できるものであれば、物品そのものが例えば球形等であっても文字情報認識装置１により物品の自動識別を行うことが可能である。
【００４８】
また、以上の実施の形態においては立体文字Ｃのみを板状部材Ｑに形成していたが、立体文字Ｃの先頭の位置に、例えば上述の文字コードと同様に、図形と数字及び印字の高さ（或いは刻印の深さ）とが対応付けられた図７に示すようなコード表に基づいたチェックディジットが付されていてもよい。図８に示すように、板状部材Ｑに更にチェックディジットを用いることで、例えば文字認識が不良となった場合や、文字認識部５６の選択した文字と文字認識部５７が認識した文字とが一致しない場合などに、チェックディジットに対応する数字をコード表から取得し、当該取得された数字を用いて、いずれの数字が正しいかを判定することができるので、作業員の目視に頼ることなく認識された文字の補正を行うことが可能となる。なお、チェックディジットを図形としたのは、作業員が目視を行う際に、数字と混同しないためである。かかる場合、文字認識の過程で人が介在しないことによりヒューマンエラーによる誤認識を防止することができる。
【００４９】
以上の実施の形態では、立体文字Ｃとして数字を印字した場合を参照して説明したが、既述のとおり立体文字Ｃとして表示される事項はアルファベットなどでもよい。なお、例えばアルファベットを用いた場合、印字の単位を数字の場合と同様に５０μｍ単位で行い、「Ａ」を１００μｍで表すとすると、例えば「Ｚ」を表す際には印字のための塗料の厚みが１４００μｍ必要となり、印字に時間を要してしまうことが考えられる。したがって、この場合は、例えば図９に示すように、アルファベットの「Ａ」に対応する数字を「０１」、「Ｂ」に対応する数字を「０２」にといったように、アルファベットのＡ〜Ｚを一旦二桁の数字に対応付け、対応付けた数字を一桁目と二桁目とに分割し、分割された数字の夫々に印字の厚みをさらに対応させるようにした文字コードを、図５の文字コードに代えて文字コード格納部５５に格納して使用することが好ましい。具体的には、図９に示す文字コードを用いる場合、例えば図１０及び図１１に示すように、立体文字Ｃそのものを上下又は左右の領域Ｃａ、Ｃｂに２分割し、図９に示す文字コードのアルファベットの一桁目に対応する数字により領域Ｃａの部分の印字の厚みを決定し、二桁目の数字により領域Ｃｂの部分の印字の厚みを決定する。なお、図１０及び図１１は、板状部材Ｑに印字する立体文字Ｃの文字列を「ＡＫＳＸ」とし、立体文字Ｃを夫々左右に分割して領域Ｃａ、Ｃｂとした場合を示しており、図１０の例えば立体文字Ｃとして「Ａ」と記載している部位においては、図１１に示すように、領域Ｃａの部分を数字の「０」に対応する厚みの１００μｍで、領域Ｃｂの部分を数字の「１」に対応する厚みの１５０μｍで印字が行われている。
【００５０】
図９に示す文字コードを用いた場合においても、立体文字Ｃの自動認識の方法は図５に示す文字コードを用いた場合と同様であり、３次元計測部１１及び計算機１３により立体文字Ｃの自動認識が行われる。そして、アルファベットの「Ａ」の部分の厚みが領域Ｃａにおいて１００μｍ、領域Ｃｂにおいて１５０μｍと立体文字Ｃの高さ方向の情報が求められると、文字選択部５６が図９に示す文字コードを格納した文字コード格納部５５から１００μｍと１５０μｍに対応する数字「０１」を選択し、さらに「０１」に対応する「Ａ」を立体文字Ｃが表す事項として認識する。こうすることで、立体文字Ｃとして数字を印字した場合と同様に、１００μｍ〜５５０μｍの範囲の塗料の厚みで、即ち印字の際の塗料厚みの増加を抑えつつ、アルファベットなどの文字を表すことができる。なお、立体文字Ｃを刻印により形成する場合も、当然ながら、印字の場合と同様に図９の文字コードを用いることができる。また、チェックディジットとして、例えばバーコードで用いられるモジュラス１６やモジュラス４３のように、二桁の数字を一つのキャラクタにより表示するものを用いる場合にも、チェックディジットを領域Ｃａ及び領域Ｃｂに分割して表すことで、塗料の厚みを及び刻印の深さを増加させることなく表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、物品の自動識別を行う際に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 文字情報認識装置
１０ 搬送機構
１１ ３次元計測部１１
１２ 計測データ収集部
１３ 計算機
２０ 印字装置
２１ ノズル
２２ 文字入力部
２３ 文字コード格納部
３０ ローラ
３１ 位置検出センサ
３２ 速度検出センサ
４０ レーザ光源
４１ 撮像カメラ
５０ 計測データ入力部
５１ 搬送制御部
５２ データ蓄積部
５３ 画像加工部
５４ ３次元情報抽出部
５５ 文字コード格納部
５６ 文字選択部
５７ 文字認識部
５８ 正誤判定部
５９ 表示部
７０ ＣＣＤカメラ
７１ 照明
Ｑ 板状部材
Ｑａ 板状部材の端面
Ｑｂ 板状部材の側端面
Ｈ 距離
Ｌ レーザ光
Ｃ 立体文字
Ｍ 文字領域
Ｍａ 文字領域の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の外表面に立体的に形成された立体文字を認識する方法であって、
前記立体文字の凹凸を３次元計測し、
前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから、前記物品の外表面からの当該立体文字の高さ又は深さ方向の情報を抽出し、
前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す事項とが予め対応付けられた文字コードと、前記凹凸データから抽出された前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報とを比較し、
前記文字コードから、前記凹凸データから抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する事項を選択し、
当該選択された事項を前記物品に形成された立体文字が表す事項として認識することを特徴とする、文字情報認識方法。
【請求項２】
前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データをグレースケール化処理により２次元画像化し、
当該２次元画像に基づいて前記立体文字の表す事項を認識し、
当該認識された事項と、前記文字コードから選択された事項とを比較して正誤判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の文字情報認識方法。
【請求項３】
前記立体文字が表す事項は、数字であることを特徴とする、請求項２に記載の文字情報認識方法。
【請求項４】
前記物品の外表面には所定の数字と対応付けられた高さ又は深さで立体的に形成されたチェックディジットが設けられ、
前記チェックディジットの凹凸を３次元計測して当該チェックディジットに対応する数字を取得し、
前記２次元画像に基づいて判別された数字と、前記文字コードに基づき割り当てられた数字とが異なる場合は、前記チェックディジットから取得された数字を用いて、いずれの数字が正しいかを判定することを特徴とする、請求項３に記載の文字情報認識方法。
【請求項５】
前記物品は板状の部材であり、
前記立体文字は、前記板状の部材の側端面に形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の文字情報認識方法。
【請求項６】
物品の外表面に立体的に形成された立体文字を自動認識する文字情報認識装置であって、
前記立体文字の凹凸を３次元計測する３次元計測部と、
前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから高さ又は深さ方向の情報を抽出する３次元情報抽出部と、
前記立体文字との高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す文字とが予め対応付けられた文字コードを格納する、文字コード格納部と、
前記文字コード記憶部に格納された文字コードと、前記３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報とを比較し、前記文字コードの文字から、３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する文字を選択し、選択された文字を、前記物品に形成された立体文字が表す文字として認識する文字選択部と、を有することを特徴とする、文字情報認識装置。
【請求項１】
物品の外表面に立体的に形成された立体文字を認識する方法であって、
前記立体文字の凹凸を３次元計測し、
前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから、前記物品の外表面からの当該立体文字の高さ又は深さ方向の情報を抽出し、
前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す事項とが予め対応付けられた文字コードと、前記凹凸データから抽出された前記立体文字の高さ又は深さ方向の情報とを比較し、
前記文字コードから、前記凹凸データから抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する事項を選択し、
当該選択された事項を前記物品に形成された立体文字が表す事項として認識することを特徴とする、文字情報認識方法。
【請求項２】
前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データをグレースケール化処理により２次元画像化し、
当該２次元画像に基づいて前記立体文字の表す事項を認識し、
当該認識された事項と、前記文字コードから選択された事項とを比較して正誤判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の文字情報認識方法。
【請求項３】
前記立体文字が表す事項は、数字であることを特徴とする、請求項２に記載の文字情報認識方法。
【請求項４】
前記物品の外表面には所定の数字と対応付けられた高さ又は深さで立体的に形成されたチェックディジットが設けられ、
前記チェックディジットの凹凸を３次元計測して当該チェックディジットに対応する数字を取得し、
前記２次元画像に基づいて判別された数字と、前記文字コードに基づき割り当てられた数字とが異なる場合は、前記チェックディジットから取得された数字を用いて、いずれの数字が正しいかを判定することを特徴とする、請求項３に記載の文字情報認識方法。
【請求項５】
前記物品は板状の部材であり、
前記立体文字は、前記板状の部材の側端面に形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の文字情報認識方法。
【請求項６】
物品の外表面に立体的に形成された立体文字を自動認識する文字情報認識装置であって、
前記立体文字の凹凸を３次元計測する３次元計測部と、
前記３次元計測により得られた前記立体文字の凹凸データから高さ又は深さ方向の情報を抽出する３次元情報抽出部と、
前記立体文字との高さ又は深さ方向の情報と前記立体文字が表す文字とが予め対応付けられた文字コードを格納する、文字コード格納部と、
前記文字コード記憶部に格納された文字コードと、前記３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報とを比較し、前記文字コードの文字から、３次元情報抽出部で抽出された高さ又は深さ方向の情報に対応する文字を選択し、選択された文字を、前記物品に形成された立体文字が表す文字として認識する文字選択部と、を有することを特徴とする、文字情報認識装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２３７０７（Ｐ２０１１−１２３７０７Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１３１０（Ｐ２００９−２８１３１０）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【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】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【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】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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