JP2002005843A - 刻印文字の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の文字が検査対象物に正確に刻印されて
いることを高精度で検査することができる刻印文字の検
査方法及び検査装置を提供する。 【解決手段】 刻印文字の検査装置３は、投光手段６、
測定手段７、測定位置制御手段８、検査手段たるパソコ
ン１９で構成されている。投光手段６から出射する偏光
状態の保持された光を車体番号の文字が刻印されたフレ
ーム１に照射して反射させ、この反射光のうち、文字の
刻印されていない部分で正反射することにより偏光状態
の保持された光は偏光板１５で遮断し、文字が刻印され
ることにより表面が改質した部分で乱反射することによ
り無偏光状態となった光の大部分は前記偏光板１５で透
過させて、この透過光の強度を測定し、この測定された
透過光の強度に基づいて、刻印された文字を認識し、こ
の認識された文字と制御装置９に設定された文字とを比
較することにより、設定された文字がフレーム１に正確
に刻印されていることを検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の文字が検査
対象物に正確に刻印されていることを検査する刻印文字
の検査方法及び検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のボディのフレームには、例えば
エンジンルームのフロントワイパーの下方やドライバー
シードの下方等の位置に、車体番号が刻印されている。
自動車の組立工場では、図７に示すように、先端部１０
０に打刻機１０１が装着された多関節ロボット１０２が
設置されている。打刻機１０１及び多関節ロボット１０
２は、作業者の側に備えられた図示しない制御装置によ
り遠隔操作で制御され、この制御装置に設定された車体
番号に基づいて、フレーム１０３に車体番号を刻印する
ようになっている。

【０００３】そして、フレーム１０３に車体番号が刻印
されると、作業者により、制御装置に設定された車体番
号の文字が正確に刻印されていることを確認するための
検査が行われる。この検査は、従来より、例えば図８に
示すように、打刻機１０１でフレーム１０３に車体番号
を刻印する際に、打刻機１０１とフレーム１０３との間
にロール状の紙テープ１０４を挟み、打刻時にこの紙テ
ープ１０４にも車体番号を刻印し、この紙テープ１０４
に刻印された車体番号の文字を確認する方法で行われて
いた。そして、一本のロール状の紙テープ１０４に、複
数のフレーム１０３の車体番号の文字が刻印されるよう
になっており、この紙テープ１０４を保存することによ
り、製造した複数のフレーム１０３の車体番号の管理が
行われていた。

【０００４】しかしながら、このような紙テープ式によ
る検査方法では、紙テープ１０４を巻き取る専用の装置
や、紙テープ１０４に刻印された車体番号の文字を検査
する専用の装置が必要であり、しかも、これらの装置は
高価であり、その維持管理にコストがかかるという問題
があった。また、紙テープ１０４の交換作業等が必要で
あり、作業効率が低下するという問題もあった。

【０００５】そこで、最近では、この紙テープ式による
刻印文字の検査方法に代わり、光学式による刻印文字の
検査方法が取り入れられるようになってきている。図９
は、光学式による刻印文字の検査方法の概略を示すもの
である。この光学式による刻印文字の検査方法では、ま
ず、照明として例えば蛍光灯１０５から出射する光を、
フレーム１０３に刻印された車体番号の文字付近に照射
して反射させ、この反射光をレンズ１０６で集光する。
そして、この集光した光を、複数の受光素子を平面状に
配列したエリアセンサ１０７の各受光素子で受光し、各
受光素子毎に受光した光の強度を測定する。

【０００６】次に、図示しない検査手段において、測定
した光の強度に基づいて、２値化処理を行い、車体番号
の文字を認識するための文字画像を生成し、文字画像デ
ータとして保存する。そして、この文字画像データに基
づいて、文字認識処理を行い、刻印された車体番号の文
字を検出する。次に、この検出された車体番号の文字
と、制御装置に設定された車体番号の文字とを比較し、
一致していることを確認する検査を行う。これら文字画
像データ及び検査結果は、図示しないモニタ上に表示さ
れる。このようにして、所定の文字として制御装置に設
定された文字がフレーム１０３に正確に刻印されている
ことを確認する検査が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この光
学式による刻印文字の検査方法では、蛍光灯１０５から
フレーム１０３に照射する光の光量の多少により、フレ
ーム１０３からの反射光が強すぎたり弱すぎたりして、
文字の刻印部分と非刻印部分との区分が正確に行えず、
車体番号の文字の認識が正確にできない場合があった。
また、フレーム１０３の組み立て工程中には、フレーム
１０３の表面に油膜や水が付着する場合もあり、このよ
うな油膜や水により、フレーム１０３からの反射光の強
度に変動が生じ、車体番号の文字の認識精度が下がる場
合もあった。更に、フレーム１０３の形状によっては、
刻印文字付近に凹凸面があるものもあり、この凹凸面の
反射光の強度の変動により、車体番号の文字の認識精度
が下がる場合もあった。このように、従来の光学式によ
る刻印文字の検査方法では、検査対象物に刻印された文
字を認識する精度が低いという欠点があった。

【０００８】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、従ってその目的は、検査対象物へ照射する光の
光量変動、検査対象物表面への油膜や水の付着、検査対
象物の凹凸形状等の要因が生じても、所定の文字が検査
対象物に正確に刻印されていることを高精度で検査する
ことができる刻印文字の検査方法及び検査装置を提供す
るにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の刻印文字
の検査方法は、検査対象物に刻印された文字に所定の偏
光状態の光を照射して反射させ、この反射光のうち、前
記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態の
保持された光を遮断し、前記文字の刻印部分で乱反射す
ることにより無偏光状態となった光の大部分を透過さ
せ、この透過光の強度を測定し、この測定された透過光
の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この
認識された前記文字と所定の文字との比較により、この
所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを
検査することを特徴とする。

【００１０】このような構成によれば、検査対象物から
の反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射することに
より偏光状態の保持された光を遮断し、文字の刻印部分
で乱反射することにより無偏光状態となった光の大部分
を透過させた光の強度を測定することにより、検査対象
物の文字の刻印部分と非刻印部分とを正確に区分するこ
とができるので、刻印された文字が正確に認識でき、所
定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検
査する精度を上げることができる。しかも、文字の非刻
印部分で反射した光の偏光状態は、照明の光量変動、検
査対象物表面への油膜や水の付着、検査対象物の凹凸形
状等によっては変化しないので、これらの要因が生じて
も、検査対象物に刻印された文字を正確に検出でき、検
査精度を高い状態に維持することができる。

【００１１】請求項２記載の刻印文字の検査装置は、検
査対象物に刻印された文字に所定の偏光状態の光を照射
して反射させる投光手段と、この反射光のうち、前記文
字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態の保持
された光を遮断し、前記文字の刻印部分で乱反射するこ
とにより無偏光状態となった光の大部分を透過させ、こ
の透過光の強度を測定する測定手段と、この測定手段で
測定された前記透過光の強度に基づいて、刻印された前
記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字
との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に
刻印されていることを検査する検査手段とを具備するこ
とを特徴とする。このような構成によっても、請求項１
と同様の効果が得られる。

【００１２】請求項３記載の刻印文字の検査装置は、投
光手段は、所定の偏光状態の光を出射するコヒーレンス
光源と、このコヒーレンス光源からの出射光を集光する
レンズで構成され、測定手段は、検査対象物からの反射
光のうち、文字の非刻印部分で正反射することにより偏
光状態の保持された光を遮断する偏光板と、この偏光板
を透過する光を集光するレンズと、このレンズを透過す
る光の強度を測定する受光部とで構成されていることを
特徴とする。このような構成によれば、偏光板を透過し
た光の強度を測定することにより、検査対象物の文字の
刻印部分と非刻印部分とを正確に区分することができ
る。これにより、検査装置の構成が簡単になり、部品点
数が少なくて済むので、刻印文字の検査装置の製造コス
トを下げることができる。

【００１３】請求項４記載の刻印文字の検査方法は、検
査対象物に刻印された文字に所定の偏光状態の光を照射
して反射させ、この反射光のうち、前記文字の非刻印部
分で正反射することにより偏光状態の保持された光のう
ち第１の偏光状態と第２の偏光状態の光の強度比は大と
なり、前記文字の刻印部分で乱反射することにより無偏
光状態となった光のうち第１の偏光状態と第２の偏光状
態の光の強度比は小となるように、前記反射光を第１の
偏光状態と第２の偏光状態の複数の光に分離し、この分
離された夫々の光の強度を測定し、この測定された夫々
の光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、
この認識された前記文字と所定の文字との比較により、
この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されているこ
とを検査することを特徴とする。

【００１４】このような構成によれば、検査対象物から
の反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射する光、及
び文字の刻印部分で乱反射する光の夫々の第１の偏光状
態と第２の偏光状態の光の強度比が変わるように、前記
反射光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の光に分離し
たので、これら第１の偏光状態及び第２の偏光状態の光
の強度を測定することにより、検査対象物の文字の刻印
部分と非刻印部分とを正確に区分することができる。

【００１５】請求項５記載の刻印文字の検査装置は、検
査対象物に刻印された文字に所定の偏光状態の光を照射
して反射させる投光手段と、この反射光のうち、前記文
字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態の保持
された光のうち第１の偏光状態と第２の偏光状態の光の
強度比は大となり、前記文字の刻印部分で乱反射するこ
とにより無偏光状態となった光のうち第１の偏光状態と
第２の偏光状態の光の強度比は小となるように、前記反
射光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の光に分離し、
この分離された夫々の光の強度を測定する測定手段と、
この測定手段で測定された夫々の光の強度に基づいて、
刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字
と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対
象物に正確に刻印されていることを検査する検査手段と
を具備することを特徴とする。このような構成によって
も、請求項４と同様の効果が得られる。

【００１６】請求項６記載の刻印文字の検査装置は、投
光手段は、所定の偏光状態の光を出射するコヒーレンス
光源と、このコヒーレンス光源からの出射光を集光する
レンズで構成され、測定手段は、検査対象物からの反射
光を集光するレンズと、このレンズの透過光をＰ偏光成
分及びＳ偏光成分の直線偏光に分離するビームスプリッ
ターと、このビームスプリッターを透過するＰ偏光成分
及びＳ偏光成分の直線偏光の強度を測定する受光部とで
構成され、前記測定手段は、前記反射光を集光するレン
ズの透過光のうち、文字の非刻印部分で正反射する光の
Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は大とな
り、前記文字の刻印部分で乱反射する光のＰ偏光成分及
びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は小となるように、ビ
ームスプリッターのＰ偏光成分及びＳ偏光成分の偏光方
位角が調節されていることを特徴とする。このような構
成によれば、ビームスプリッターで分離されたＰ偏光成
分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比を求めることによ
り、検査対象物の文字の刻印部分と非刻印部分とを正確
に区分することができる。

【００１７】請求項７記載の刻印文字の検査装置は、投
光手段及び測定手段は、測定位置制御手段に装着される
ことにより、所定速度で所定方向に移動しながら刻印文
字からの反射光を測定するように構成されていることを
特徴とする。このような構成によれば、例えば投光手段
及び測定手段を１つのセンサヘッド内に収容し、このセ
ンサヘッドを測定位置制御手段で移動させながら、検査
対象物からの反射光を測定することにより、投光手段及
び測定手段を検査対象物に接近させて、検査対象物に刻
印された文字の検査をすることができ、これにより、刻
印された文字の認識が正確になり、所定の文字が検査対
象物に正確に刻印されていることを検査する精度を上げ
ることができる。しかも、投光手段及び測定手段を検査
対象物に接近させることにより、投光手段から出射する
光の光量を大きくせずに済む。また、所定の文字の文字
数に応じてセンサヘッド（投光手段及び測定手段）を移
動させればよいので、効率よく刻印文字の検査をするこ
とができる。

【００１８】請求項８記載の刻印文字の検査装置は、検
査手段は、認識された文字を保存するためのデータ保存
手段を具備していることを特徴とする。このような構成
によれば、データ保存手段を設けるだけで、複数の検査
対象物に刻印された文字の管理が容易になり、刻印され
た文字の管理をするための例えば特別な装置や管理場所
を設けなくて済む。

【００１９】

【発明の実施の形態】［第１の実施例］以下、本発明の
第１の実施例について、図１乃至４を参照して説明す
る。まず、図２は、自動車のボディのフレーム１に車体
番号を刻印する打刻機２、及びフレーム１に刻印された
車体番号の文字を検査する刻印文字の検査装置３（後
述）の設置の概略を示すものである。自動車工場におい
て、フレーム１の組立現場には、先端部４の位置制御が
可能な多関節ロボット５が設置されている。この先端部
４には、打刻機２、後述する投光手段６、測定手段７及
び精密ステージ台８ａが装着されている。多関節ロボッ
ト５の設置場所の近傍には、多関節ロボット５の動作を
制御する制御装置９と、検査装置３の一部である後述す
るパソコン１９が設置されている。

【００２０】打刻機２及び多関節ロボット５は、作業者
の側に備えられた制御装置９（図１参照）により遠隔操
作で制御され、制御装置９に入力されたプログラムに従
って、所定の動作を行うようになっている。例えば、車
体番号をフレーム１に刻印するためのプログラムを実行
させた場合には、作業者がフレーム１に刻印する車体番
号の文字を制御装置９に設定することにより、多関節ロ
ボット５は、例えばエンジンルームのフロントワイパー
が装着される部分の下方の位置に先端部４を移動させ、
打刻機２は、フレーム１のこの位置に、設定された車体
番号の文字の刻印を行う。

【００２１】次に、図１は、検査装置３の構成を示すも
のである。センサヘッド１０は、金属板で直方体形状に
形成されている。センサヘッド１０の１つの側壁面に
は、長方形状の開口部１１が形成されており、この開口
部１１には、透明なガラス板１２が装着されている。ま
た、センサヘッド１０内には、投光手段６及び測定手段
７が装着されている。

【００２２】投光手段６は、コヒーレンス光源たる半導
体レーザー１３と、この半導体レーザー１３の出射端の
近傍に設置されたレンズ１４とで構成されている。半導
体レーザー１３から出射するレーザー光は、偏光方位角
が所定の方位角に揃った直線偏光であり、このレーザー
光は、レンズ１４で集光され、投光手段６とフレーム１
との距離が所定の距離になったときに、フレーム１の所
定の面積（刻印された文字周辺）に照射されるようにな
っている。

【００２３】このフレーム１は、亜鉛メッキ処理されて
いるため、フレーム１の表面は一様に滑らかな状態にな
っている。そのため、投光手段６からフレーム１にレー
ザー光が照射されて正反射する光は、偏光状態が保持さ
れて、偏光方位角が所定の方位角に揃った直線偏光とな
る。ところが、このフレーム１の文字が刻印された部分
は、打刻時に表面に細かな傷が生成されるため、この部
分の表面は改質されている。そのため、投光手段６から
この文字の刻印された部分にレーザー光が照射される
と、レーザー光は、表面に生成された細かな傷により、
散乱しながら乱反射する。よって、この文字の刻印され
た部分から反射する光は、偏光方位角が全方位角（３６
０°）方向に均一に振り分けられた状態の光、即ち無偏
光状態の光となる。従って、投光手段６からフレーム１
の刻印された文字周辺にレーザー光が照射された場合に
は、文字が刻印された部分（刻印部分）からは無偏光状
態の光が反射し、文字が刻印されていない部分（非刻印
部分）からは偏光方位角が所定の方位角に揃った直線偏
光が反射する。

【００２４】測定手段７は、次のようにして構成されて
いる。偏光手段たる偏光板１５は、その偏光方位角が、
フレーム１で反射する光のうち、文字の非刻印部分で正
反射する直線偏光の偏光方位角と直交するように設置さ
れている。これにより、この偏光板１５を透過する光
は、文字の刻印部分で乱反射する無偏光状態の光のみと
なり、文字の非刻印部分で正反射する直線偏光は遮断さ
れる。尚、レーザー光の光量変動、フレーム１表面への
油膜や水の付着、フレーム１の凹凸形状等が生じても、
文字の非刻印部分で正反射する光の偏光方位角は変化し
ないので、このような場合にも、文字の非刻印部分で正
反射する直線偏光は遮断される。

【００２５】偏光板１５の近傍には、偏光板１５を透過
した光を集光するためのレンズ１６が設置されている。
レンズ１６の近傍には、ラインセンサ１７が設置されて
おり、レンズ１６で集光した光が照射される。ラインセ
ンサ１７は、所定数の受光素子（図示せず）が直線状に
一列に配置されて構成されており、各受光素子で受光し
た光は、その光の強度に応じた所定の電圧振幅を有する
アナログ信号に変換されて、１受光素子毎に順次出力さ
れる。このアナログ信号は、センサヘッド１０内に設置
されたアンプ１８に出力される。アンプ１８では、この
アナログ信号が、所定の電圧振幅に増幅されて、多関節
ロボット５（図２参照）のアーム内を通る図示しない信
号線を介して、検査手段たるパソコン１９に出力され
る。これら偏光板１５、レンズ１６、ラインセンサ１７
及びアンプ１８で、測定手段７が構成されている。

【００２６】図３は、測定位置制御手段８の構成を示す
ものである。台座２０は、鋼板により、凹型に形成され
ている。台座２０の両端の凸部２１及び２２の夫々対向
する側壁面２１ａ及び２２ａの中央下部には、円形状の
穴が開けられており、これらの穴を通るようにして、中
央の凹部２３の上面２３ａ上方に、ネジシャフト２４が
装着されている。また、直方体形状に形成されたステー
ジ２５の底面には、図示しないボールを備えたネジ受け
が装着されており、ネジシャフト２４がこのネジ受けに
係合するように取り付けられて、ステージ２５がネジシ
ャフト２４の上部に装着されている。これらネジシャフ
ト２４とステージ２５で、ボールネジ機構が構成されて
おり、ネジシャフト２４を回転させることにより、ステ
ージ２５が台座２０の両端の凸部２１或いは２２方向に
移動するようになっている。

【００２７】また、台座２０の一方側の端の凸部２１に
は、ネジシャフト２４を回転させるための図示しないス
テッピングモータ及び動力伝達手段が内蔵されており、
後述するコントローラ２６（図１参照）からの指令によ
り、ネジシャフト２４の回転が制御され、ステージ２５
の位置が制御されるようになっている。また、ステージ
２５には、Ｌ字形状の支持部材２７が装着されており、
支持部材２７の上部には、センサヘッド１０が装着され
ている。これら台座２０、ネジシャフト２４、ステージ
２５、支持部材２７、図示しないステッピングモータ及
び動力伝達手段により、精密ステージ台８ａが構成され
ている。そして、これら投光手段６、測定手段７及び精
密ステージ台８ａは、図２に示すように、多関節ロボッ
ト５の先端部４に装着されている。

【００２８】また、図１に示すように、パソコン１９の
側には、ステージ２５の位置を制御するためのコントロ
ーラ２６及びドライバ２８が設置されており、パソコン
１９とコントローラ２６とは、速度制御信号の通信をす
るように接続されており、コントローラ２６で生成され
た駆動信号は、ドライバ２８に出力されるようになって
いる。そして、ドライバ２８から出力される駆動信号
は、多関節ロボット５（図２参照）のアーム内を通る図
示しない信号線を介して、台座２０内に設けられたステ
ッピングモータに接続されている。これら精密ステージ
台８ａ、コントローラ２６及びドライバ２８で測定位置
制御手段８が構成されている。

【００２９】尚、投光手段６、測定手段７及び精密ステ
ージ台８ａの動力源は図示しない制御電源回路で生成さ
れ、この生成された電源は、多関節ロボット５（図２参
照）のアーム内を通る図示しない動力線を介して、投光
手段６、測定手段７及び精密ステージ台８ａに供給され
る。パソコン１９には、刻印文字の検査用プログラムが
インストールされており、後述する検査条件の設定や、
検査結果の表示をするためのモニター２９が接続されて
いる。また、パソコン１９は、制御装置９と信号線で接
続されており、双方向に通信が行われるようになってい
る。更に、パソコン１９内に内蔵されている図示しない
ハードディスクは、データ保存手段として使用されるよ
うになっている。そして、これら投光手段６、測定手段
７、測定位置制御手段８、パソコン１９で検査装置３が
構成されている。

【００３０】次に、検査装置３の作用について、図４を
も参照して説明する。図４は、パソコン１９にインスト
ールされた検査用プログラムのフローチャートを示すも
のである。検査用プログラムをスタートさせると、ま
ず、ステップＳ１において、検査条件の設定が行われ
る。検査条件として、精密ステージ台８ａのステージ２
５の移動速度、及び後述するライン走査測定時の測定間
隔を設定するようになっている。設定を行わない場合
は、デフォルト値が使用される。この検査条件の設定が
完了すると、ステップＳ２に移行する。

【００３１】ステップＳ２では、制御装置９に対して、
制御装置９に設定された車体番号の文字の例えばアスキ
ーコード（以下、このアスキーコードを文字情報と称
す）の要求が行われ、これに応答して制御装置９から送
信される文字情報を受信して、パソコン１９内に設けら
れた図示しないメモリへの記録が行われる。この通信が
完了すると、ステップＳ３に移行する。

【００３２】ステップＳ３では、制御装置９に対して、
制御装置９に設定された文字のフレーム１への刻印の完
了通知の要求が行われる。制御装置９からは、この要求
に対して、既に刻印が完了している場合には、刻印完了
を通知する信号が送信され、まだ刻印が完了していない
場合には、完了した時点で刻印完了を通知する信号が送
信される。そして、パソコン１９では、制御装置９から
刻印完了を通知する信号を受信すると、刻印文字の検査
を開始してもよいと判断して、ステップＳ４に移行す
る。

【００３３】ステップＳ４では、制御装置９に対して、
刻印文字の検査開始を通知する信号が送信される。制御
装置９では、この検査開始を通知する信号を受信する
と、先端部４に装着された投光手段６及び測定手段７
が、刻印文字の最初の文字を測定するための位置に配置
されるように、多関節ロボット５の駆動制御が行われ
る。そして、この配置が完了した時点で、制御装置９か
らは、配置完了を通知する信号が送信される。パソコン
１９では、制御装置９から配置完了を通知する信号を受
信することにより、ライン走査測定が開始される。

【００３４】ライン走査測定は、まず、ステップＳ１に
おいて設定されたステージ２５の移動速度に基づいて、
速度制御信号が生成され、この速度制御信号がコントロ
ーラ２６に出力される。コントローラ２６では、この速
度制御信号に基づいて、駆動信号が生成され、この駆動
信号は、ドライバ２８を介して、精密ステージ台８ａに
出力される。精密ステージ台８ａでは、ステージ２５
が、この速度制御信号に基づいた速度で移動する。

【００３５】そして、ラインセンサ１７では、ステージ
２５が所定速度で移動する状態で、ステップＳ１におい
て設定された測定間隔に基づいて、フレーム１からの反
射光の測定が行われる。この測定により、ラインセンサ
１７の各受光素子に検出された光は、アナログ信号に変
換される。このアナログ信号は、直線状に配置された全
受光素子の一方の端から順番に所定の時間間隔で出力さ
れ、アンプ１８で所定の電圧振幅に増幅され、パソコン
１９でＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換され、パソ
コン１９内の図示しないメモリに順次記録される。この
ようにして、ラインセンサ１７の全受光素子で検出され
た光に対応した全デジタル信号が記録される。

【００３６】このようにライン走査測定は、設定された
移動速度でステージ２５を移動させながら、設定された
測定間隔でフレーム１からの反射光の測定をするように
して行われる。このライン走査測定は、全ての刻印文字
部分の反射光測定が完了するまで行われる。そして、ラ
イン走査測定が完了すると、ステップＳ５に移行する。

【００３７】ステップＳ５では、メモリに記録された全
デジタル信号の２値化処理が行われる。この２値化処理
は、例えば、デジタル信号の値と所定のしきい値とを比
較して、このデジタル信号が、所定のしきい値と等しい
又は大きい場合は、‘１’とし、デジタル信号の値が、
所定のしきい値より小さい場合は、‘０’とするように
して行われる。これにより、全デジタル信号が、文字の
非刻印部分で正反射した光に対応するものなのか、文字
の刻印部分で乱反射した光に対応するものなのかが明確
に区分される。即ち、この２値化処理により生成された
デジタル信号は、測定された車体番号の文字画像を表す
ものとなる。以下、このデジタル信号を文字画像データ
と呼ぶこととする。そして、この２値化処理が完了する
と、ステップＳ６へ移行する。

【００３８】ステップＳ６では、文字画像データのハー
ドディスクへの記録が行われる。また、この文字画像デ
ータに基づいて、測定された車体番号の文字がモニタ２
９に表示される。そして、ステップＳ７へ移行する。ス
テップＳ７では、この文字画像データに基づいて、文字
認識処理による測定された車体番号の文字の検出が行わ
れ、この文字に対応するアスキーコードが抽出される。
そして、ステップＳ８へ移行する。

【００３９】ステップＳ８では、制御装置９に設定され
た車体番号の文字のアスキーコードと、ステップＳ７で
抽出されたアスキーコードとの比較が行われる。もし、
両アスキーコードが一致していれば、フレーム１には、
制御装置９に設定された車体番号の文字が正確に刻印さ
れていると判定し、もし、両アスキーコードが一致して
いなければ、フレーム１には、制御装置９に設定された
車体番号の文字が正確に刻印されていないと判定する。
そして、ステップＳ９に移行する。

【００４０】ステップＳ９では、ステップＳ８で判定さ
れた結果がモニタ２９に表示される。また、制御装置９
に設定された文字、及びステップＳ７で推定されたアス
キーコードに対応した文字もモニタ２９に表示される。
そして、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０で
は、制御装置９に対して、新たに別フレームに車体番号
を刻印するかの確認が行われる。制御装置９から、新た
に別フレームに車体番号を刻印するとの通知が為された
場合には、ステップＳ２に移行し、刻印は完了したとの
通知が為された場合には、検査を完了する。

【００４１】このように本実施例では、投光手段６から
出射する偏光方位角が所定の方位角に揃った直線偏光を
フレーム１の刻印文字に照射して反射させ、偏光板１５
にて、この反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射す
ることにより偏光状態の保持された光は遮断し、文字の
刻印部分で乱反射することにより無偏光状態となった光
の大部分を透過させて、測定手段７にて、この透過光の
強度を測定するようにした。そして、この透過光の強度
に対応した文字画像データを生成し、この文字画像デー
タを文字認識処理することにより、測定した車体番号の
文字を検出し、制御装置９に設定された車体番号の文字
と一致していることを確認する検査を行うようにした。
また、生成された文字画像データをハードディスクに保
存することで、複数のフレーム１に刻印された車体番号
の文字の管理を行うようにした。

【００４２】このような構成によれば、フレーム１の文
字が刻印されることにより表面が改質した部分（刻印部
分）とそうでない部分（非刻印部分）とを正確に区分す
ることができるので、刻印された文字が正確に認識で
き、制御装置９に設定された文字がフレーム１に正確に
刻印されていることを検査する精度を上げることができ
る。しかも、文字の非刻印部分で正反射した光の偏光状
態は、レーザー光の光量変動、フレーム１表面への油膜
や水の付着、フレーム１の凹凸形状等によっては変化し
ないので、これらの要因が生じても、刻印された文字を
正確に認識でき、検査精度を高い状態で維持することが
できる。また、投光手段６及び測定手段７は、構成が簡
単であり、部品点数が少なくて済むので、検査装置３の
製造コストを下げることができる。

【００４３】また、投光手段６及び測定手段７を１つの
センサヘッド１０に収容し、測定位置制御手段８により
測定位置を移動させながらフレーム１からの反射光をラ
イン走査測定するようにしたので、投光手段６及び測定
手段７をフレーム１に接近させて、刻印された文字の検
査をすることができ、これにより、刻印された文字の認
識が正確になり、検査精度を上げることができる。しか
も、半導体レーザー１３の出射光パワーを大きくせずに
済む。また、制御装置９に設定された文字の文字数に応
じてセンサヘッド１０（投光手段６及び測定手段７）を
移動させればよいので、効率よく刻印文字の検査をする
ことができる。また、パソコン１９に内蔵されたハード
ディスクに文字画像データを記録して保存するようにし
たので、複数のフレーム１に刻印された車体番号の文字
の管理が容易になり、刻印された文字の管理をするため
の特別な装置や管理場所を設けなくて済む。

【００４４】［第２の実施例］次に、本発明の第２の実
施例について、図５及び図６を参照して説明する。尚、
図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以
下異なる部分についてのみ説明する。

【００４５】まず、検査装置３０の構成について、図５
を参照して説明する。測定手段３１は、次のようにして
構成されている。フレーム１で反射した光を集光するた
めのレンズ３２が設置されている。レンズ３２の近傍に
は、偏光手段たるビームスプリッター３３が設置されて
おり、レンズ３２で集光された光は、ビームスプリッタ
ー３３を透過することにより、第１の偏光状態の光たる
Ｐ偏光成分及び第２の偏光状態の光たるＳ偏光成分の直
線偏光に分離される。尚、このビームスプリッター３３
は、Ｐ偏光成分の偏光方位角が、文字の非刻印部分で反
射する直線偏光の偏光方位角と一致するように設置され
ている。

【００４６】ビームスプリッター３３の近傍には、２つ
のラインセンサ３４及び３５が設置されており、夫々の
ラインセンサ３４及び３５には、ビームスプリッター３
３で分離されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光を
受けるように配置されている。夫々のラインセンサ３４
及び３５の近傍には、Ｐ偏光用アンプ３６及びＳ偏光用
アンプ３７が設置されている。夫々のラインセンサ３４
及び３５において、各受光素子で受光した光の強度に応
じて生成されたアナログ信号は、Ｐ偏光用アンプ３６及
びＳ偏光用アンプ３７で増幅されて、パソコン１９に出
力される。これらレンズ３２、ビームスプリッター３
３、ラインセンサ３４及び３５、Ｐ偏光用アンプ３６及
びＳ偏光用アンプ３７で測定手段３１が構成されてい
る。

【００４７】次に、検査装置３０の作用について、図６
をも参照して説明する。図６は、パソコン１９にインス
トールされた検査用プログラムのフローチャートを示す
ものである。尚、図４と同一部分には同一ステップ番号
を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説
明する。ステップＳ１１では、第１の実施例で示したス
テップＳ４と同様にして、制御装置９との通信により、
測定手段３１が刻印された文字の最初の文字を測定する
ための位置に配置され、ライン走査測定が開始される。

【００４８】ライン走査測定において、ラインセンサ３
４及び３５におけるフレーム１からの反射光の測定は、
次のようにして行われる。夫々のラインセンサ３４及び
３５の各受光素子で検出されたＰ偏光成分及びＳ偏光成
分の直線偏光は、アナログ信号に変換される。これらの
アナログ信号は、Ｐ偏光用アンプ３６及びＳ偏光用アン
プ３７で所定の電圧振幅に増幅され、パソコン１９でＡ
／Ｄ変換されることにによりデジタル信号に変換され、
パソコン１９内の図示しないメモリに記録される。この
ようにして、夫々のラインセンサ３４及び３５の全受光
素子で検出された光に対応した全デジタル信号がメモリ
に記録される。そして、ステージ２５を移動させなが
ら、全ての刻印文字部分の反射光測定が行われる。この
反射光測定が完了すると、ステップＳ１２に移行する。

【００４９】ステップＳ１２では、夫々のラインセンサ
３４及び３５の各受光素子において、同時刻に検出され
たＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光に対応した夫々
のデジタル信号の比率が、例えばＳ偏光成分のデジタル
信号をＰ偏光成分のデジタル信号で除算することにより
算出される。以下、この算出されたデジタル信号を、Ｐ
Ｓ比デジタル信号と呼ぶこととする。このとき、文字の
非刻印部分で正反射することにより偏光状態の保持され
た直線偏光の偏光方位角は、ビームスプリッター３３の
Ｐ偏光成分の偏光方位角に一致しているので、Ｐ偏光成
分の光強度（デジタル信号）は大きくなり、Ｓ偏光成分
の光強度（デジタル信号）は小さくなる。そのため、ビ
ームスプリッター３３で分離されたＰ偏光成分及びＳ偏
光成分の直線偏光の強度比は非常に大きくなる。従っ
て、文字の非刻印部分で正反射する光のＰＳ比デジタル
信号は、‘０’に近い値となる。

【００５０】また、文字の刻印部分で乱反射することに
より無偏光状態となった光は、その強度が全方位角（３
６０°）方向に平均的に分布しているので、Ｐ偏光成分
及びＳ偏光成分の光強度（デジタル信号）は、ほぼ同等
の値となる。そのため、ビームスプリッター３３で分離
されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は
非常に小さくなる。従って、文字の刻印部分で乱反射す
る光のＰＳ比デジタル信号は、‘１’に近い値となる。
このようにして算出されたＰＳ比デジタル信号は、パソ
コン１９内の図示しないメモリに記録され、ステップＳ
１３に移行する。ステップＳ１３では、メモリに記録さ
れた全ＰＳ比デジタル信号の２値化処理が行われる。こ
の２値化処理は、第１の実施例のステップＳ５で示した
ものと同様である。

【００５１】このような構成によれば、ビームスプリッ
ター３３のＰ偏光成分の偏光方位角が、文字の非刻印部
分で正反射する直線偏光の偏光方位角と一致するよう
に、ビームスプリッター３３を設置して、ビームスプリ
ッター３３で分離されるＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直
線偏光の強度比を求めることにより、文字の非刻印部分
で正反射する光の強度比は非常に大きくなり、文字の刻
印部分で乱反射する光の強度比は非常に小さくなるの
で、文字の刻印部分と非刻印部分との区分が容易にな
る。従って、フレーム１に刻印された車体番号の文字の
認識精度が上がり、制御装置９に設定された文字がフレ
ーム１に正確に刻印されていることを検査する精度を上
げることができる。

【００５２】尚、本発明は、上記し、且つ図面に示す実
施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、
拡張が可能である。本実施例では、検査対象物たる自動
車のボディのフレームに打刻機により刻印された車体番
号の文字を検査するのに適用したが、これに限定される
ものではなく、検査対象物に文字を刻印することによ
り、その表面が改質されるもの全般に適用できる。ま
た、同様の理由で、打刻機による刻印に限定されるもの
ではなく、レーザーによる刻印等でもよい。

【００５３】本実施例では、測定位置制御手段を設けた
が、必要に応じて設ければよい。また、本実施例では、
この測定位置制御手段は、精密ステージ台、コントロー
ラ及びドライバで構成するようにしたが、これに限定さ
れるものではなく、例えば、多関節ロボット自身を移動
させるようにして、測定位置制御手段を構成してもよ
い。第２の実施例では、ビームスプリッターを設置する
際に、Ｐ偏光成分の偏光方位角が、フレームの文字の非
刻印部分で正反射する直線偏光の偏光方位角と一致する
ようにしたが、これに限定されるものではなく、Ｓ偏光
成分の偏光方位角を前記直線偏光の偏光方位角と一致す
るようにしてもよく、要は、フレームの文字の非刻印部
分で正反射する光のＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏
光の強度比が大となり、文字の刻印部分で乱反射する光
の同様の強度比が小となるように、ビームスプリッター
を配置すればよい。

【００５４】本実施例では、偏光板やビームスプリッタ
ーの偏光方位角を固定して設置するようにしたが、これ
に限定されるものではなく、夫々の偏光方位角を回転可
能に設置するようにして、偏光方位角の調節ができるよ
うに構成してもよい。本実施例では、データ保存手段を
設けたが、必要に応じて設ければよい。また、本実施例
では、データ保存手段としてパソコンに内蔵されている
ハードディスクを用いたが、これに限定されるものでは
なく、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ、
ＤＶＤ等の記録媒体に記録して保存するようにしてもよ
い。

【００５５】

【発明の効果】以上の記述で明らかなように、本発明の
刻印文字の検査方法及び検査装置は、検査対象物へ照射
する光の光量変動、検査対象物表面への油膜や水の付
着、検査対象物の凹凸形状等の要因が生じても、検査対
象物に刻印された文字に所定の偏光状態の光を照射して
反射させた反射光を、前記文字の刻印されていない部分
（非刻印部分）で正反射することにより偏光状態の保持
された光と、前記文字が刻印されて表面が改質した部分
（刻印部分）で乱反射することにより無偏光状態となっ
た光とに分離することができるので、検査対象物に刻印
された文字が正確に認識でき、所定の文字が検査対象物
に正確に刻印されていることを高精度で検査することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す検査装置の構成図

【図２】検査装置の配置図

【図３】測定位置制御手段の構成図

【図４】検査用プログラムのフローチャート図

【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図６】検査用プログラムのフローチャート図

【図７】従来例を示す図２相当図

【図８】紙テープ式の検査方法を示す図

【図９】光学式の検査方法を示す図

【符号の説明】

図面中、１はフレーム、２は打刻機、３，３０は刻印文
字の検査装置、５は多関節ロボット、６は投光手段、
７，３１は測定手段、８は測定位置手段、９は制御装
置、１３は半導体レーザー（コヒーレンス光源）、１
４，１６，３２はレンズ、１５は偏光板（偏光手段）、
１７，３４，３５はラインセンサ、１８はアンプ、１９
はパソコン（検査手段）、３３はビームスプリッター、
３６はＰ偏光用アンプ、３７はＳ偏光用アンプを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA56 CC11 DD04 DD13 FF49 GG06 JJ02 JJ25 LL32 LL37 PP02 PP04 PP22 PP25 QQ03 QQ04 QQ24 QQ25 QQ31 RR03 SS02 2G051 AA89 AB11 AC19 BA10 BA11 CA03 CB01 CB05 CC11 EA11 EA12 EA14 EB01 EB02 FA10 3D114 AA20 BA01 CA11 5B029 AA05 BB05 5B057 AA01 BA02 CE12 DA03 DB02 DB09 DC22 DC33

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物に刻印された文字に所定の偏
   光状態の光を照射して反射させ、この反射光のうち、前
   記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態の
   保持された光を遮断し、前記文字の刻印部分で乱反射す
   ることにより無偏光状態となった光の大部分を透過さ
   せ、この透過光の強度を測定し、この測定された透過光
   の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この
   認識された前記文字と所定の文字との比較により、この
   所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを
   検査することを特徴とする刻印文字の検査方法。
2. 【請求項２】 検査対象物に刻印された文字に所定の偏
   光状態の光を照射して反射させる投光手段と、 この反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射する
   ことにより偏光状態の保持された光を遮断し、前記文字
   の刻印部分で乱反射することにより無偏光状態となった
   光の大部分を透過させ、この透過光の強度を測定する測
   定手段と、 この測定手段で測定された前記透過光の強度に基づい
   て、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記
   文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検
   査対象物に正確に刻印されていることを検査する検査手
   段とを具備することを特徴とする刻印文字の検査装置。
3. 【請求項３】 投光手段は、所定の偏光状態の光を出射
   するコヒーレンス光源と、このコヒーレンス光源からの
   出射光を集光するレンズで構成され、 測定手段は、検査対象物からの反射光のうち、文字の非
   刻印部分で正反射することにより偏光状態の保持された
   光を遮断する偏光板と、この偏光板を透過する光を集光
   するレンズと、このレンズを透過する光の強度を測定す
   る受光部とで構成されていることを特徴とする請求項２
   記載の刻印文字の検査装置。
4. 【請求項４】 検査対象物に刻印された文字に所定の偏
   光状態の光を照射して反射させ、この反射光のうち、前
   記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態の
   保持された光のうち第１の偏光状態と第２の偏光状態の
   光の強度比は大となり、前記文字の刻印部分で乱反射す
   ることにより無偏光状態となった光のうち第１の偏光状
   態と第２の偏光状態の光の強度比は小となるように、前
   記反射光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の複数の光
   に分離し、この分離された夫々の光の強度を測定し、こ
   の測定された夫々の光の強度に基づいて、刻印された前
   記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字
   との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に
   刻印されていることを検査することを特徴とする刻印文
   字の検査方法。
5. 【請求項５】 検査対象物に刻印された文字に所定の偏
   光状態の光を照射して反射させる投光手段と、 この反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射する
   ことにより偏光状態の保持された光のうち第１の偏光状
   態と第２の偏光状態の光の強度比は大となり、前記文字
   の刻印部分で乱反射することにより無偏光状態となった
   光のうち第１の偏光状態と第２の偏光状態の光の強度比
   は小となるように、前記反射光を第１の偏光状態と第２
   の偏光状態の光に分離し、この分離された夫々の光の強
   度を測定する測定手段と、 この測定手段で測定された夫々の光の強度に基づいて、
   刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字
   と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対
   象物に正確に刻印されていることを検査する検査手段と
   を具備することを特徴とする刻印文字の検査装置。
6. 【請求項６】 投光手段は、所定の偏光状態の光を出射
   するコヒーレンス光源と、このコヒーレンス光源からの
   出射光を集光するレンズで構成され、 測定手段は、検査対象物からの反射光を集光するレンズ
   と、このレンズの透過光をＰ偏光成分及びＳ偏光成分の
   直線偏光に分離するビームスプリッターと、このビーム
   スプリッターを透過するＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直
   線偏光の強度を測定する受光部とで構成され、 前記測定手段は、前記反射光を集光するレンズの透過光
   のうち、文字の非刻印部分で正反射する光のＰ偏光成分
   及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は大となり、前記文
   字の刻印部分で乱反射する光のＰ偏光成分及びＳ偏光成
   分の直線偏光の強度比は小となるように、ビームスプリ
   ッターのＰ偏光成分及びＳ偏光成分の偏光方位角が調節
   されていることを特徴とする請求項５記載の刻印文字の
   検査装置。
7. 【請求項７】 投光手段及び測定手段は、測定位置制御
   手段に装着されることにより、所定速度で所定方向に移
   動しながら刻印文字からの反射光を測定するように構成
   されていることを特徴とする請求項２又は５に記載の刻
   印文字の検査装置。
8. 【請求項８】 検査手段は、認識された文字を保存する
   ためのデータ保存手段を具備していることを特徴とする
   請求項２又は５に記載の刻印文字の検査装置。