JP2006134299A - Device and method for identifying marking code - Google Patents
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Description
本発明は刻印コードの認識装置および認識方法に関し、特に、金属板等に複数のドット穴を刻印して形成された二次元コード等を好適に認識できる装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for recognizing a stamped code, and more particularly to an apparatus and a method capable of preferably recognizing a two-dimensional code formed by stamping a plurality of dot holes on a metal plate or the like.
この種の認識装置として例えば特許文献1に示すものが知られている。本特許文献に示された装置では、金属板等の表面に複数のドット穴をマーキング装置にて刻印することにより二次元コードを構成している。ドット穴はマーキング装置のポンチによって一定の円錐形や角錐形に凹陥形成されており、このようなドット穴の傾斜開き角に対応した角度で光を金属板面に向けて照射する。ドット穴の部分からはCCDセンサに向けて反射する光が生じるから撮影画像はドット穴の部分が白くなり、その他は黒くなった撮影画像が得られ、これより二次元コードを認識するようにしている。
しかし、上記従来の装置では、金属板の表面に汚れがあったり、切削跡や鋳物肌、メッキ等による表面ムラ等がある場合には、ドット穴の有無を確実に識別することが困難であるという問題があった。 However, in the above-described conventional apparatus, it is difficult to reliably identify the presence or absence of dot holes when there is dirt on the surface of the metal plate, or there are surface irregularities due to cutting marks, casting skin, plating, etc. There was a problem.
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ドット穴が刻印された表面の汚れや切削跡、あるいは表面ムラ等があった場合にもドット穴の有無を識別して、ドット穴で構成された刻印コードを確実に認識することができる刻印コードの認識装置および認識方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such a problem, and even when there is dirt or cutting traces on the surface on which the dot holes are engraved or surface unevenness, the presence or absence of the dot holes is identified. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for recognizing a stamp code that can reliably recognize the formed stamp code.
上記目的を達成するために本発明の認識装置では、予め定められた形状に凹陥させたドット穴(3)によってコードが刻印されている被測定面(2a)に対して、所定の角度で3方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光(Lr,Lg,Lb)を照射する照明手段(6)と、被測定面(2a)を撮像するカラー撮像手段(5)と、カラー撮像手段(5)で得られた画像より、各方向から照射された各原色光(Lr,Lg,Lb)の、被測定面(2a)における反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域(Zr,Zg,Zb)に各原色光(Lr,Lg,Lb)の反射領域がある場合にコードのドット穴(3)が存在すると判定する判定手段(7)とを具備している。この場合、上記判定手段における判定は例えば、上記画像上の各画素(Pi)について、赤色、緑色、青色の各原色光(Lr,Lg,Lb)の照射方向の反対側に位置する所定の画素(Pr、Ps,Pt)における当該原色光の色相強度(Vr,Vg,Vb)を算出し、各原色光(Lr,Lg,Lb)の色相強度(Vr,Vg,Vb)を加算した判定値(Vi)が所定値以上であるときにこれら各原色光(Vr,Vg,Vb)の反射領域が予め定められた領域(Zr,Zg,Zb)にあるとしてコードのドット穴(3)が存在すると判定する。 In order to achieve the above object, in the recognition apparatus of the present invention, 3 at a predetermined angle with respect to the measured surface (2a) on which the code is engraved by the dot hole (3) recessed into a predetermined shape. Illumination means (6) that emits red, green, and blue primary color lights (Lr, Lg, and Lb) from each direction, color imaging means (5) that images the surface to be measured (2a), and color imaging means (5 ), The reflection area of the surface to be measured (2a) of each primary color light (Lr, Lg, Lb) irradiated from each direction is detected and predetermined for each light irradiation direction. And determining means (7) for determining that the dot hole (3) of the code exists when there is a reflection area of each primary color light (Lr, Lg, Lb) in the area (Zr, Zg, Zb). . In this case, the determination by the determination means is, for example, a predetermined pixel located on the opposite side of the irradiation direction of each primary color light (Lr, Lg, Lb) of red, green, and blue for each pixel (Pi) on the image. A determination value obtained by calculating the hue intensity (Vr, Vg, Vb) of the primary color light at (Pr, Ps, Pt) and adding the hue intensity (Vr, Vg, Vb) of each primary color light (Lr, Lg, Lb). When (Vi) is greater than or equal to a predetermined value, there is a dot hole (3) in the code assuming that the reflection area of each primary color light (Vr, Vg, Vb) is in a predetermined area (Zr, Zg, Zb) Judge that.
ドット穴に原色光を3方向から照射すると、照射光はドット穴のそれぞれ一定部分で反射させられ、この結果、撮像手段で得られる画像上で所定の領域に原色光の反射領域が生じる。そこで、所定の領域に原色光の反射領域が生じている場合にのみ、この部分にドット穴が存在すると判定することによって、表面の汚れや切削跡、あるいは表面ムラ等の影響を受けることなく確実にドット穴を識別して刻印コードを認識することができる。 When the primary color light is irradiated to the dot holes from three directions, the irradiated light is reflected by the respective fixed portions of the dot holes, and as a result, a primary color light reflection area is generated in a predetermined area on the image obtained by the imaging means. Therefore, only when there is a primary color light reflection area in a predetermined area, by determining that there is a dot hole in this area, it is possible to ensure that there is no influence of surface dirt, cutting traces, surface unevenness, etc. It is possible to recognize the marking code by identifying the dot hole.
上記照明手段(6)を、各原色光を発する発光手段(61,62,63)と、各発光手段(61,62,63)から発せられた原色光を導光する導光手段(91,92,93)とを備え、各導光手段(91,92,93)の出光端(95)を被測定面(2a)に対して上記所定の角度で上記3方向に位置させる構成とすることができる。このような構成によれば、各発光手段からの出力光が発散することなく被測定面上の必要部に効率的に照射される。 The illuminating means (6) includes a light emitting means (61, 62, 63) that emits each primary color light and a light guide means (91, 91) that guides the primary color light emitted from each light emitting means (61, 62, 63). 92, 93), and the light emitting end (95) of each light guide means (91, 92, 93) is positioned in the above three directions at the predetermined angle with respect to the surface to be measured (2a). Can do. According to such a configuration, output light from each light emitting means is efficiently irradiated to a necessary portion on the surface to be measured without diverging.
本発明の認識方法では、予め定められた形状に凹陥させた複数のドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で複数方向から光を照射して、各方向から照射された光の、被測定面における反射領域を検出し、各光照射方向に対して予め定められた領域に反射領域が存在する場合にコードのドット穴が存在すると判定する。 In the recognition method of the present invention, light is irradiated from a plurality of directions at a predetermined angle on a surface to be measured, on which a code is engraved by a plurality of dot holes recessed into a predetermined shape. A reflection area on the surface to be measured of the irradiated light is detected, and when there is a reflection area in a predetermined area with respect to each light irradiation direction, it is determined that a dot hole of the code exists.
他の本発明の認識方法では、予め定められた形状に凹陥させたドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で3方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光を照射して、各方向から照射された前記各原色光の、上記被測定面における反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域に各原色光の反射領域がある場合にコードの前記ドット穴が存在すると判定する。この場合の判定は例えば、上記被測定面の画像上の各画素について、赤色、緑色、青色の各原色光の照射方向の反対側に位置する所定の画素における当該原色光の色相強度を算出し、各原色光の色相強度を加算した判定値が所定値以上であるときにこれら各原色光の反射領域が予め定められた領域にあるとしてコードのドット穴が存在すると判定する。 In another recognition method of the present invention, red, green, and blue primary color lights are respectively emitted from three directions at a predetermined angle with respect to a measurement surface on which a code is engraved by a dot hole recessed into a predetermined shape. , The reflection area of the surface to be measured of each primary color light emitted from each direction is detected, and there is a reflection area of each primary color light in a predetermined area with respect to each light irradiation direction. In this case, it is determined that the dot hole of the code exists. In this case, for example, for each pixel on the image of the surface to be measured, the hue intensity of the primary color light at a predetermined pixel located on the opposite side of the irradiation direction of each primary color light of red, green, and blue is calculated. When the determination value obtained by adding the hue intensities of the respective primary color lights is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the code dot hole is present as the reflection area of each primary color light is in a predetermined area.
照射する光は同一色としても良いが、三原色とした方が撮像手段にカラーカメラを使用した場合の認識処理が容易になるとともに、同時に照射して処理を迅速に行うことができる。 The irradiating light may be the same color, but if the three primary colors are used, the recognition processing when a color camera is used as the imaging means becomes easier, and the processing can be performed quickly by irradiating simultaneously.
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the said parenthesis shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以上のように、本発明の刻印コードの認識装置によれば、ドット穴が刻印された表面の汚れや切削跡、あるいは表面ムラ等があった場合にもドット穴の有無を識別して、ドット穴で構成された刻印コードを確実に認識することができる。 As described above, according to the marking code recognizing device of the present invention, even when there are dirt, cutting traces, surface irregularities, or the like on the surface where the dot holes are stamped, It is possible to reliably recognize the marking code composed of holes.
(第1実施形態)
図1には認識装置の全体構成を示す。図1において、基台1上に金属板2が置かれ、被測定面としてのその表面(上面)2aにマーキング装置によって、データマトリクス等の二次元コードを構成するドット穴3が図2に示すように多数刻印されている。各ドット穴3は平面視で同一径の円形で、図3に示すように、上方へ開放する円錐形に成形されている。ここで、ドット穴3の大きさの一例は、開口直径φ=0.5mm、開き角θ=120°である。この場合の深さdは0.14mm程度になる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the overall configuration of the recognition apparatus. In FIG. 1, a
図1において、金属板2の上方には、固定具4に撮像器としてのカラーCCDカメラ5が保持されて、金属板2の上面2aに向けられている。カメラ5の周囲には、照明手段6を構成する、発光ダイオードを使用した赤色、緑色、青色の各ランプ61,62,63が固定具4によって保持されて金属板2に向けてそれぞれ配置されている。各ランプ61,62,63は平面視で同一円周上に互いに120°間隔で設けられている。そして、各ランプ61〜63は、その照射光Lが図3に示すように当該ランプ61〜63が位置する側とは反対側のドット穴斜面3aで直上のカメラ5に向けて反射されるように、金属板2に対する傾斜角が適当に設定されている。したがって、3方向から各ランプ61〜63で金属板2の上面2aを照射すると、ドット穴3の部分では図4に示すように、各ランプ61〜63から照射された赤色、青色、緑色の各光Lr、Lb,Lgが、ランプ61〜63の位置する側と反対側のドット穴斜面3a(図3参照)で上方へ反射される結果、カメラ5の撮影画面上には各ドット穴3毎に、その中心周りに略120°範囲で赤色領域Zr、青色領域Zb、緑色領域Zgが生じる。
In FIG. 1, above the
カメラ5は金属板上面2aの画像をカラービットマップデータとしてパソコン7(図1)へ出力する。データを受け取ったパソコン7内のCPUは、以下に説明する処理によって金属板上面2aのドット穴3を識別して二次元コードを再現する。
The
カラービットマップデータは図5に示すように、金属板上面2aの各点に対応する撮像画面の各画素…,Pi-1,Pi,Pi+1,…の、赤色、青色、緑色の各強度を8ビットデータDr,Db,Dgとして記憶したものである。CPUはステップ100(図9)で下式(1)、(2),(3)によって、各画素…,Pi-1,Pi,Pi+1,…における赤、青、緑の色相強度Vr,Vb,Vgを算出する(図6)。
As shown in FIG. 5, the color bitmap data includes red, blue, and green intensities of each pixel of the imaging screen corresponding to each point on the metal plate
Vr={2Dr−(Db+Dg)}/2…(1)
Vb={2Db−(Dr+Dg)}/2…(2)
Vg={2Dg−(Dr+Db)}/2…(3)
Vr = {2Dr- (Db + Dg)} / 2 (1)
Vb = {2Db- (Dr + Dg)} / 2 (2)
Vg = {2Dg- (Dr + Db)} / 2 (3)
続いてCPUは、各画素…,Pi-1,Pi,Pi+1,…について、その座標値を(X,Y)としたときの、座標値がそれぞれ(X,Y+5)、(X−4,Y−2)、(X+4,Y−2)にある各画素Pr、Ps、Pt(図7)について、それぞれVr、Vg、Vbの値を加算して、各画素…,Pi-1,Pi,Pi+1,…の評価値…,Vi-1,Vi,Vi+1,…を得る(図8、図9のステップ200)。ここで、画素Pr、Ps、Ptの各位置は、画素Piの位置をドット穴3の中心としたときにその周りに略120°毎に離れたベクトル位置になり、赤色領域Zr、緑色領域Zg、青色領域Zb(図4)のほぼ中心位置に相当している。なお、画素Pr、Ps、Ptの各位置は赤色領域Zr、緑色領域Zg、青色領域Zb内にあれば必ずしも中心位置である必要はない。
Subsequently, for each pixel..., Pi-1, Pi, Pi + 1,..., The coordinate values are (X, Y + 5), (X-4) when the coordinate values are (X, Y). , Y−2), (X + 4, Y−2), the values of Vr, Vg, and Vb are added to the pixels Pr, Ps, and Pt (FIG. 7), and the pixels. , Pi + 1,..., Vi-1, Vi, Vi + 1,... Are obtained (
CPUは、評価値Viの値がノイズに対して十分なマージンを有する所定値以上となった場合に、画素Piについて、その位置がドット穴3の位置に対応するものとして(図9のステップ300)、これら画素Piの位置に角形ドットを貼り付けて二次元コードを再現する(図9のステップ400)。再現された二次元コードは公知のデータマトリクス変換ソフトによって文字コードに変換される。
The CPU assumes that the position of the pixel Pi corresponds to the position of the
以上に説明した認識装置において、上記評価値Viの値は、金属板2の上面2aに生じる切削跡や、汚れ、鋳物肌、表面ムラ等に対応する各画素位置での評価値の値に対して、ドット穴3の中心に相当する画素Piの位置では十分大きな値となって、ドット穴が確実に識別される。
In the recognition apparatus described above, the value of the evaluation value Vi corresponds to the value of the evaluation value at each pixel position corresponding to cutting traces, dirt, casting skin, surface unevenness, etc. generated on the
(第2実施形態)
基台1上の金属板2の照明を図10に示すような構造としても良い。すなわち、図9において、固定具4にはハウジング8が支持されて、当該ハウジング8内の底壁上にカラーCCDカメラ5が設置されている。カメラ5のレンズ部51は底壁を貫通して下方に露出し、金属板2の上面に向けられている。ハウジング8内のカメラ5の周囲には平面視で同一円周上に互いに120°間隔で、照明手段6を構成する赤色、緑色、青色の発光ダイオードを使用した各ランプ61,62,63が下方へ向けて設けられている。各ランプ61〜63に対応させて導光手段としての光ファイバー管91,92,93が設けられており、これら光ファイバー管91〜93は金属管中に光ファイバーを埋設したものである。各光ファイバー管91〜93の入光端としての上端はハウジング8の底壁を貫通して各ランプ61〜63に近接対向している。各光ファイバー管91〜93は平面視で同一円周上に互いに120°間隔で離れて下方の金属板2方向へ延び、その下端部は金属板2に近い上方位置で互いに内方へ湾曲して、出光端としての光ファイバー管91〜93の下端95は金属板2に対して所定の角度で傾斜している。光ファイバー管91〜93にはその外周を連ねてリング板94が接合されて、これら光ファイバー管91〜93の相対姿勢が変動しないように保持されている。このような構造によれば、各ランプ61〜63からの出力光は発散することなく金属板2上の必要部に効率的に照射される。なお、各ランプ61〜63および光ファイバー管91〜93は三原色の各光に対して複数も受けても良い。
(Second Embodiment)
The illumination of the
上記各実施形態においては、カラーカメラにおいて三原色のカラービットデータが得られるとともに、同時照明による迅速かつ容易な処理が可能であることから、照明ランプを赤色、緑色、青色の三原色としたが、同一色としてもよく、また、複数方向から照射すれば、必ずしも120°間隔で3方向から照射する必要はない。またコードは二次元コードに限られず、一次元コードであっても良い。 In each of the above embodiments, the color camera can obtain color bit data of the three primary colors and can perform quick and easy processing by simultaneous illumination. Therefore, the illumination lamp is set to the three primary colors of red, green, and blue. The color may be used, and if irradiation is performed from a plurality of directions, it is not always necessary to perform irradiation from three directions at 120 ° intervals. The code is not limited to a two-dimensional code, and may be a one-dimensional code.
2…金属板、2a…上面、3…ドット穴、5…カラーCCDカメラ、6…照明手段、61,62,63…ランプ、7…パソコン、91,92,93…光ファイバー管、95…出光端、Lr…赤色光、Lg…緑色光、Lb…青色光、Zr…赤色領域、Zg…緑色領域、Zb…青色領域。 2 ... Metal plate, 2a ... Upper surface, 3 ... Dot hole, 5 ... Color CCD camera, 6 ... Illumination means, 61, 62, 63 ... Lamp, 7 ... Personal computer, 91, 92, 93 ... Optical fiber tube, 95 ... Light exit end , Lr ... red light, Lg ... green light, Lb ... blue light, Zr ... red region, Zg ... green region, Zb ... blue region.
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