JP2012064171A - コード印字品質評価装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バーコードリーダ2が撮像した画像を取り込んで、この撮像画像から読み取り可能なコード印字のリストが作成されると共に、この読み取り可能なコード印字の画像が一覧表示される。リストアップされたコード印字の全てに対してチューニング処理が行われる。このチューニング処理では明るさを変化させながら読取が試行され、各読取試行での読み取り易さ(デコードのし易さ)の指標を求めて、この指標の積分値に基づいて読取安定度の大小を指し示すスコアが算出され、このスコアが数値及びグラフで表示される。
【選択図】図40
Description
光学情報読取装置に接続され、該光学情報読取装置が撮像した画像を取得して、該撮像画像に含まれるコード印字の品質を評価するコード印字品質評価装置であって、
前記光学情報読取装置がワークに付されたコード印字を撮像した撮像画像を取り込む画像取り込み手段と、
該撮像画像から読取可能なコード印字を抽出するコード印字抽出手段と、
該コード印字抽出手段が抽出したコード印字に対して撮像パラメータを変化させながら読取試行して、該読取試行の結果に基づいて前記抽出したコード印字の前記撮像パラメータの変化に対する読取安定度のスコアを算出するスコア算出手段と、
該スコア算出手段が算出した前記スコアと共に前記コード印字の画像を表示する表示手段とを有することを特徴とするコード印字品質評価装置を提供することにより達成される。
図1はバーコードリーダ・システムの概要を説明するための図である。図1を参照して、バーコードリーダ・システム1は、二次元情報読取装置であるバーコードリーダ2と、必要に応じてバーコードリーダ2に接続されるパーソナルコンピュータ3とを有し、バーコードリーダ2で撮像した画像をパーソナルコンピュータ3で確認しながら、このパーソナルコンピュータ3を使って各種の設定が行われる。バーコードリーダ・システム1には、更に、必要に応じてリング型の外部照明ユニット4がバーコードリーダ2に接続され、バーコードリーダ2の内部照明ユニット5と一緒になって又は内部照明ユニット5の動作を止めて外部照明ユニット4だけでワークを照明する。
図2はバーコードリーダ2の外観を示す斜視図である。バーコードリーダ2は、断面多角形の形状のメインケース6と、メインケース6の前端に固定される円筒状のフロントケース7とを有し、この円筒状のフロントケース7に前述した内部照明ユニット5が内蔵されている。メインケース6は、図2などから分かるように略正方形の断面形状を備えているのが好ましい。
(1)メイン基板10:
メイン基板10には、CPU、メモリMが搭載され、画像をメモリMに転送してDSP(digital Signal Processor)で画像処理する。そして、メイン基板10のCPUで内部照明ユニット5を具備したバーコードリーダ2を制御し、また、外部照明ユニット4との通信を実行する。
(2)電源基板11:
バーコードリーダ2の電源を生成する。絶縁入出力回路が実装されている。
大容量メモリが搭載されており、この大容量メモリに取得画像や各種の設定が保存される。制限した大きさ及び形状のメイン基板10では、このメイン基板10に実装することのできなかった要素が実装される。
(4)CMOS基板13(受光基板):
CMOSイメージセンサ(光学読取素子)が実装され、画像を取得してメイン基板10に転送する。ポインタ用のLED40(図10)が搭載される。
内部照明ユニット5を構成する円形開口14aを備えた円板状の基板であり、このLED基板14に複数の照明用LED80が実装され(後に説明する図25)、この複数の照明用LED80の点灯制御を実行する。複数の照明用LED80は、後に説明するバーコードリーダ2のレンズ組立体36の光軸を中心とする複数の径の異なる同心円上に配列される。内部照明ユニット5(LED基板14)に実装された複数の照明用LED80は後に説明するようにエリア分けして点灯制御される。また、このLED基板14には、各エリアに属する複数の照明用LEDに定電流を供給する定電流回路が設けられる。
(6)コネクタ基板15:
外部電源、IO、RS232C、Ethernet(登録商標)、外部照明ユニット4との入出力のインターフェースを構成する基板である。なお、外部照明ユニット4には、電源基板11から電源が供給される。
カメラモジュール32は円筒状のレンズ組立体36を有し、このレンズ組立体36はカメラホルダ35の一対のアーム35b、35bの間に配設されている。図10を参照して、ホルダ本体35aの後端開口には、CMOS基板13がネジ37(図8)を使って固定される。CMOS基板13には、一対のポインタ用LED40、40が搭載されている。このポインタ用LED40に関連して、ホルダ本体35aには、各ポインタ用LED40の直ぐ前方に拡散シート41が配設されている。2つのポインタ用LED40の光は、夫々、拡散シート41を通じて且つレンズ組立体36を通じて前方に照射され、バーコードリーダ2の視野範囲の中の互いに離間した2点を指し示す。図10の参照符合43は光学読取素子であるCMOSイメージセンサを示し、光学読取素子43はCMOS基板13に実装されている。
(1)光学倍率:0.6〜1.0倍(実施例では、0.823倍);
(2)視野範囲:7.5mm×4.8mm〜4.5mm×2.9mm(実施例では、5.5mm×3.5mm);
(3)光学読取素子から先端のレンズまでの距離:35mm以上(実施例では40mm)。
図18を参照して、バーコードリーダ2の機能構成を説明する。バーコードリーダ2は、第1、第2のCPU101、102と、共有バス103と、共有メモリ104と、前述した光学読取素子(CMOS)43と、撮像制御回路105とを有する。また、バーコードリーダ2は、ネットワークコントローラ106と、シリアル通信コントローラ107と、フラッシュメモリ108と、入出力コントローラ110と、DMAC111とを有している。
(1)照明のON/OFF;
(2)照明の照射強度;
(3)照明の点灯パターン;
(4)露光時間;
(5)ゲイン;
(6)オフセット;
(7)ダイナミックレンジ;
(8)取り込み範囲。
(1)シンボル(光学情報)の種類;
(2)フィルタ種類;
(3)フィルタ回数;
(4)チルト角;
(5)PPC;
(6)デコードタイムアウト;
(7)取り込み範囲。
図21は、バーコードリーダ2に専用の外部照明ユニット4を装着した状態を示し、参照符号70は、バーコードリーダ2と外部照明ユニット4とを接続するケーブルを示す。外部照明ユニット4にはバーコードリーダ2から電源が供給される。
専用の外部照明ユニット4は2つの機種が用意されている。図26は、大径の外部照明ユニット4BのLED基板77が図示されている。図27は、小径の外部照明ユニット4AのLED基板77の平面図である。この2種類の外部照明ユニット4は、前述したように共にCPUとメモリMを内蔵している。そして、このメモリMに機種情報が記憶されており、これら外部照明ユニット4A、4Bがバーコードリーダ2に接続されたときには、バーコードリーダ2は、外部照明ユニット4のメモリMに記憶されている機種情報を取り込むことで該外部照明ユニット4を認識し、これにより外部照明ユニット4との接続設定が実行される。
図25は、バーコードリーダ2に内蔵されるLED基板14の平面図である。リング状のLED基板14には、その全周に亘ってほぼ均一に数多くの照明用LED80が配列されている。照明用LED80は半径方向に間隔を隔てた3つの同心円上にほぼ同間隔に配置されている。より詳しくは、複数の照明用LED80は、バーコードリーダ2のレンズ組立体36の光軸を中心とする複数の径の異なる同心円上に配列されている。
大径の外部照明ユニット4Bのリング状のLED基板77には、その全周に亘ってほぼ均一に数多くの照明用LED80が配列されている。照明用LED80は半径方向に間隔を隔てた4つの同心円上にほぼ同間隔に配置されている。より詳しくは、複数の照明用LED80は、バーコードリーダ2のレンズ組立体36の光軸を中心とする径の異なる4つの同心円上に配列されている。
図27を参照して、小径の外部照明ユニット4Aのリング状のLED基板77には、その全周に亘ってほぼ均一に数多くの照明用LED80が配列されている。照明用LED80は半径方向に間隔を隔てた3つの同心円上にほぼ同間隔に配置されている。より詳しくは、複数の照明用LED80は、バーコードリーダ2のレンズ組立体36の光軸を中心とする径の異なる3つの同心円上に配列されている。
図28はLED駆動回路の一部を示す。図示のLED駆動回路は、各エリア毎にLED80を点灯させると共に、各エリアに属する複数の照明用LED80に定電流を供給することができる。
内部照明ユニット5及び外部照明ユニット4は、共に、複数のLEDを面状に配列した面光源であるが、この面光源を周方向且つ半径方向に幾つかのエリアに区分して各エリアを単位に部分照明することが可能であり、どのエリアを点灯し、どのエリアを点灯しないかの点灯パターンをユーザが任意に設定することができる。全てのエリアの点灯を含む点灯パターンはPC3を使ってユーザが予め登録することができ、ユーザが設定した点灯パターンは、バーコードリーダ2のメモリM及び外部照明ユニット4が接続されているときには、この外部照明ユニット4のメモリMに記憶される。この点灯制御には、照明用LED80の発光量の制御が含まれる。なお、図29においても、上述した図28と同様に、各円周列の照明用LED80が一個しか図示されていないが、これは線図を簡素化したという理由に過ぎず、各列スイッチ122と並列に接続された照明用LED80は直列に複数存在していると理解されたい。
図30〜図39は、外部端末のパーソナルコンピュータ3のディスプレイに表示されるユーザインターフェース画面を示す。この図30〜図39を参照してバーコードリーダ・システム1の操作手順の概要を説明すると次の順番で作業が実行される。
(2)ユーザは撮像画像の表示を見ながら光学情報読取領域を設定し、そして、この光学情報読取領域の明るさを調整する(図31);
(3)ユーザが内部照明ユニット5、外部照明ユニット4の点灯パターンを設定する(図32、図33);
(5)チューニング処理が実行される(図35);
(6)読取試行が開始される(図36);
(7)必要に応じて、光学情報を読み取るための各種設定パラメータを記憶したバンクを追加する(図37);
各バンクに含まれる撮像パラメータとして照明のON/OFF、照明強度、照明の点灯パターン、露光時間、ゲイン、撮像画像の取り込み範囲などを含み、デコードパラメータとして光学情報(バーコードやQRコード)の種類、フィルタの種類、フィルタ処理回数、デコードタイムアウト時間、取り込み範囲などを含む。
(8)読み取りができなかった画像(NG画像)が解析される(図38、後に説明する図40、図41)。
先ずパーソナルコンピュータ(PC)3とバーコードリーダ2との接続設定が行われる。この際、仮のIPアドレスを割り当てて行うことで簡便に接続設定することができる。バーコードリーダ2に専用の外部照明ユニット4を接続したときには、外部照明ユニット4のメモリM(図1)に記憶されている当該外部照明ユニット4の機種情報の読み込みが行われ、これによりバーコードリーダ2のメモリM(図1)に予め登録されている機種情報に基づいて当該外部照明ユニット4の接続設定が自動的に実行される。
図31を参照して、ユーザインターフェース画面の画像表示枠の中の撮像画像に領域設定を行う。これは、撮像画像と重畳表示されている範囲指定枠を操作することで行うことができ、撮像画像中のバーコードなどの矩形の光学情報を囲んで領域指定することにより(図31)、光学情報読取領域を設定することができる。この指定された光学情報読取領域の明るさは、ユーザがユーザインターフェース画面の右端にある明るさ調整バーのスライダを操作することで設定することができる。この調整後の明るさは、後に説明するチューニングの初期値としても利用される。
点灯パターンの設定は、図32又は図33の点灯パターン設定画面を呼び出すことにより行うことができる。この図32又は図33の設定画面は上述したユーザインターフェース画面に重畳表示される。図32は専用外部照明ユニット4をバーコードリーダ2に接続したときの設定画面であり、図33は専用外部照明ユニット4を接続していないときの設定画面である。図32と図33を対比すると分かるように、専用外部照明ユニット4を接続したときには(図32)、この専用外部照明ユニット4の各エリアと内部照明ユニット5の各エリアが、これらユニット4、5と同じにリング状に表現した照明ユニットの模式図が表示される。外部照明ユニット4が非接続のときには内部照明ユニット5に限定した照明ユニットの模式図が表示される。すなわち、バーコードリーダ2の照明に使用する照明ユニット毎に、各照明ユニットに対応した模式図がパターン設定画面に表示される。
図34はチューニング設定画面であり、これは図30などを参照して説明したユーザインターフェース画面の上に重畳表示される。この図34の設定画面を利用して、(1)画質優先モードと、(2)画質優先モードとを択一的に選択することができる。
先ず、チューニングにより設定を変更したいバンクを選択して、チューニング処理を実行する。図35を参照して、ユーザインターフェース画面の画像表示枠の中の撮像画像に領域設定を行う。これは、撮像画像と重畳表示されている範囲指定枠を操作することで行うことができ、撮像画像中のバーコードなどの矩形の光学情報を囲んで領域指定することにより(図35)、チューニング対象領域を設定することができる。
光学情報の読み取りを試行したいバンクを選択して、「読取り率」ボタンを押し下げることで読取テストを実行することができる。この読み取りの試行の結果は、図36のユーザインターフェース画面の右下に表示され、この読み取り結果の表示は「%」と「スコア」とを含む。
設定条件がばらつく、読み取りが安定しない等、既に設定した複数のバンクでは的確なバーコードリーダ・システム1の運用が難しいときには、バンクの追加が行われる。この図37の例では、バンク1及びバンク2を選択することで、バンク1とバンク2の間の明るさのバンクが自動生成される。この新たに生成されたバンクの明るさ以外のパラメータはバンク1のパラメータがそのままコピーされる。なお、この自動生成したバンクに対して上述したチューニングを実行して明るさ以外のパラメータの値を最適化してもよい。
読み取りができなかった画像を再度バーコードリーダ2から読み出すと共に、デコード条件の最適化(チューニング)を行う。デコード条件のチューニングによって読み取りが成功すると、図38の成功表示欄の色が反転する。読み取りが成功したときには、この読み取りが成功したデコード条件を保存することができ、また、ユーザが「デコード設定出力」ボタンを押し下げることにより印字品質評価結果のリポートを出力することもできる。このNG画像の解析は、この解析を主眼にしたNG画像解析プログラムによって実行されるが、上述した設定プログラムで行うようにしてもよい。
第5番目の作業であるチューニング処理(図35)はバーコードリーダ・システム1の種々のパラメータの設定のために使用される。図39を参照して、先ずステップS100でチューニング対象領域の設定が行われる。このチューニング対象領域を設定することにより撮像画像の読み取り範囲が絞り込まれる。このチューニング対象領域は、ユーザインターフェース画面に表示されている撮像画像の中央に設定できるし、撮像画像の片隅であっても設定できる。すなわち、チューニング対象領域の設定は、光学情報が存在する位置に対応してユーザが任意に設定することができる。チューニング対象領域を限定的に光学情報の大きさに設定することにより画像の読み取り速度を高めることができ、このことはチューニング処理速度を高めるのに貢献する。
(2)フィルタ;
(3)画像のコントラスト;
(4)曲面設定。
パーソナルコンピュータ3にはコード印字品質評価プログラムがインストールされている。このコード印字品質評価プログラムの概要を説明すると次の通りである。先ず従来のやり方から説明すると、ワークにはマーカによって光学情報が印刷又は刻印される。レーザ光を使ってワークにコード印字つまり光学情報を刻印するレーザーマーカーを例に説明すると、レーザーマーカーによるコード印字の良し悪し(読み取り易さ)はユーザの目で決定されている。すなわち、レーザーマーカーに印字条件を設定するときに、このレーザーマーカーが備えているサンプル印字機能を使って印字条件を変えながらワークのテスト片に複数のコード印字を刻印され、このテスト片の複数のコード印字を評価して最適を思われるコード印字の印字条件がレーザーマーカーに設定される。従来はこの評価がユーザの目視による確認に委ねられていた。
2 バーコードリーダ(光学情報読取装置)
3 パーソナルコンピュータ(PC)
4 リング型の専用外部照明ユニット
5 バーコードリーダに内蔵された内部照明ユニット
43 光学読取素子(撮像素子:CMOS)
Claims (10)
- 光学情報読取装置に接続され、該光学情報読取装置が撮像した画像を取得して、該撮像画像に含まれるコード印字の品質を評価するコード印字品質評価装置であって、
前記光学情報読取装置がワークに付されたコード印字を撮像した撮像画像を取り込む画像取り込み手段と、
該撮像画像から読取可能なコード印字を抽出するコード印字抽出手段と、
該コード印字抽出手段が抽出したコード印字に対して撮像パラメータを変化させながら読取試行して、該読取試行の結果に基づいて前記抽出したコード印字の前記撮像パラメータの変化に対する読取安定度のスコアを算出するスコア算出手段と、
該スコア算出手段が算出した前記スコアと共に前記コード印字の画像を表示する表示手段とを有することを特徴とするコード印字品質評価装置。 - 前記コード印字抽出手段が、前記コード印字の明るさを変化させながら読取試行を行って読取可能なコード印字を抽出する、請求項1に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記スコア算出手段が、前記コード印字抽出手段が抽出したコード印字に読取領域を絞り込んで明るさを変化させながら読取試行を行う、請求項1又は2に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記指標が、前記読取試行による読み取り易さの指標に基づいて算出されたスコアである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記表示手段に前記スコアが数値表示される、請求項4に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記表示手段に前記スコアの数値の一覧が表示される、請求項5に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記表示手段に前記スコアがグラフ表示される、請求項4に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記表示手段に、前記抽出されたコード印字の画像と、前記スコアの数値の一覧と、前記スコアのグラフ表示が同時に表示され、前記コード印字の画像、前記スコアの数値、スコアのグラフ表示の1つを選択すると、他の2つが強調表示される、請求項5〜7のいずれか一項に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記表示手段の前記コード印字の画像を表示する部分が少なくとも2つの画面に分割可能であり、第1の分割画面に第1のワークに付した複数のコード印字が表示され、第2の分割画面に前記第1とは異なる第2のワークに付した複数のコード印字が表示される、請求項8に記載のコード印字品質評価装置。
- 前記コード印字がレーザーマーカーのサンプル印字機能によって前記ワークのテスト片に付されたコード印字である、請求項1〜9のコード印字品質評価装置。
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