JP2020126398A - 製品の個体識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を通過することによって製品サイズが変化する場合であっても、工程前後の製品の個体識別を行うことのできる、製品の個体識別方法を提供する。【解決手段】本発明は、個体識別された複数の製品を、所定の工程を通過させた後にも個体識別可能にする製品の個体識別方法であって、前記工程に投入する前の個々の製品の製品面の画像にして、前記工程前の個々の製品の個体識別情報に紐づけられた複数の基準画像と、前記工程から排出された後の個々の製品の製品面の画像にして、前記工程後の個々の製品に紐づけられた複数の照合画像とを、前記工程を通過前後の、前記製品面の膨張率あるいは収縮率に応じた縮尺比にて比較して対応付けする。【選択図】図４

Description

本発明は、製造工程を通過する製品の個体識別方法に関する。

昨今、IoT（Internet of Things）の名の下に、製造工場では様々な品質向上の取り組みが行われている。製品の来歴を管理するトレーサビリティも積極的に導入されており、様々な管理方法が提案されている。

製品や商品などにシリアルナンバーやバーコード、QRコード（登録商標）、DMC（Data Matrix Code）などをシールとして貼り付ける、若しくは印刷することで、それらを必要な場所で読み取り、品質や流通を管理している。また、RFID（ICタグ）など利用して、非接触で読み取り可能とすることで、効率良く製品の流通を管理することも行われている。

しかし、シリアルナンバーやバーコード、QRコード、DMC、RFIDを用いる管理方法は、これらを製品個々に付与する必要がある。よって、生産数量が多くなる程、運用コストが膨大になるという問題があった。例えば、ネジやボルトなどの小さな金属部品や樹脂製品は、製造番号やバーコードを直接記入することや、RFIDを装着できない場合が大半である。また、記入やRFIDを付与することが可能な製品であっても、デザイン性を損ねてしまう課題がある。

そこで、製品面の微細な凹凸や紋様、ランダムパターンなど、製造過程で生じる微細なパターンの違いを、撮像装置を用いて画像として取得し、それら微細なパターンを識別することで製品の個体識別や管理を行う方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、物品の基板上にタガント（微小粒子）をランダムに配置しておき、各物品を光学的に読み取り、タガントの画素数と特徴点を抽出し、基準特徴点データとして登録することが記載されている。ここでは、識別対象となる物品を同様の手法で読み取り、抽出されたタガント領域の中から、ノイズとなるタガント領域を削除し、最終的に抽出された対象物品の特徴点データを登録されている基準特徴点データとを比較することにより、識別対象物品と基準物品とが同一であるか否かを判定する。

また、特許文献２では、部品、生産物又は部品を構成要素とする生産物に関する情報を表示する情報表示体と、物品又は生産物に形成された梨地模様とを含む撮像画像から、情報表示体の画像と梨地模様の画像を抽出することが記載されている。ここでは、抽出された情報表示体の画像から部品又は生産物に関する情報を取得し、梨地模様の画像特徴と、記憶されている画像特徴とを照合することで、同一個体であるか否かを識別する。

特開２０１３−７３６０６号公報 国際公開第２０１４／１６３０１４号公報

しかし、製造ラインを流れる製品によっては、特許文献１のようなタガントや表示体を形成できない場合がある。また、製品によっては、所定の工程を通過すると、製品が膨張、あるいは縮小する、つまり製品サイズが変化することがあり、所定の工程前では、特許文献２の方法により個体識別できたとしても、当該工程以降、特許文献２の方法では、特徴点データの照合ができず、同一個体であるか否か識別できなくなることがある。すなわち、個体識別ができなくなることがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造工程を通過することによって製品サイズが変化する場合であっても、工程前後の製品の個体識別を行うことのできる、製品の個体識別方法の提供を目的とする。

本発明は、個体識別された複数の製品を、所定の工程を通過させた後にも個体識別可能にする製品の個体識別方法であって、前記工程に投入する前の個々の製品の製品面の画像にして、前記工程前の個々の製品の個体識別情報に紐づけられた複数の基準画像と、前記工程から排出された後の個々の製品の製品面の画像にして、前記工程後の個々の製品に紐づけられた複数の照合画像とを、前記工程を通過前後の、前記製品面の膨張率あるいは収縮率に応じた縮尺比にて比較して対応付けする製品の個体識別方法である。

また、本発明では、前記膨張率あるいは前記収縮率を、予め、前記製品の設計情報により決定することができる。

本発明によれば、所定の工程を通過した際、製品が膨張あるいは収縮しても、識別表示を形成することなく、工程前後の製品の個体識別を行うことができる。

フェライト磁石の製造工程の一例を示すフロー図である。 実施形態において、製品面を撮像するための撮像機器構成の概略図である。 実施形態において、製品の個体識別を行うためのフローチャートである。 成形工程後と焼成工程後のフェライト磁石の同個体識別結果を示す画像である。 成形工程後と焼成工程後のフェライト磁石の異個体識別結果を示す画像である。 実施例における、成形工程後と焼成工程後のフェライト磁石の照合スコアの分布である。 比較例における、成形工程後と焼成工程後のフェライト磁石の照合スコアの分布である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は、フェライト磁石製品を例にして説明する。

図１は、フェライト磁石の製造工程の一例を示すフロー図である。原料工程１０１では、酸化鉄、添加物を水中にて混合し、粗粉砕から微粉砕を行い均一な粒子径のスラリーを製造する。原料工程１０１からスラリーが成形工程１０２に送られ、金型のセットされた成形プレス機にスラリーを注入しフェライト磁石の成形体を製造する。電気式ローラーハースキルンを利用した焼成工程１０３にて成形体を焼結し形状を安定化させる。その後、加工工程１０５へ直接搬送されるグループと仮置き１０４を経て加工工程１０５へ搬送されるグループの２系統に分かれ、加工工程１０５にて最終製品形状に加工され、検査工程１０６にて外観、磁気特性、強度などの検査を経て、合格品が最終製品として完成する。

このフェライト磁石の製造工程では、成形工程１０２から焼成工程１０３を通る製品において、焼成工程１０３後、収縮により製品サイズが小さくなる。

本実施形態では、事前に焼成工程１０３後の製品の撮像位置、撮像範囲を定め、予め設計情報から収縮率を取得して、成形工程１０２後に撮像する条件を決定することにより、製品の個体識別を行う方法について説明する。

次に、図２および図３により、製品の個体識別手順を説明する。

図２は、本実施形態で使用する、製品面の画像を撮像するための撮像機器構成の概略図である。本撮像機器構成では、カメラ２０１にレンズ２０２を接続し、レンズ２０２と製品２０５との間に、製品２０５を照らす照明２０３を配置している。製品２０５は、位置決め治具２０４によって、定められた場所に位置決めされる。このようにすることで、所望のフェライト磁石製品面の画像を繰り返し撮像できるようにしている。そして、前工程で撮像された画像、若しくは算出された特徴点は、基準データとして、外部記憶装置２０６に保存される。

（基準画像取得ステップ：３０１−３０６）
図３のフローチャートで示すように、本実施形態は、ステップ３０１からフローを開始し、ステップ３０２に進み、製品２０５を、位置決め治具２０４や台座（不図示）などで、定められた場所に固定できるように施された場所に配置する。また、製品２０５が搬送トレーなどにより、位置決め治具２０４による位置決め精度と同等に整列されている場合は、撮像する機器側を駆動させることで、製品２０５の位置を決定しても良い。

次に、ステップ３０３において、製品２０５の設計情報、例えば、原料工程１０１の原料組成や、成形工程１０２における成形機の金型の製品型寸法と最終製品の外観寸法図などから焼成工程１０３通過後の製品２０５ｂのサイズの変化である収縮率を予め取得する。
次に、ステップ３０４において、その収縮率を基に、焼成工程１０３通過後の製品２０５ｂの撮像位置、撮像範囲の大きさを予め決定する。製品２０５ｂの撮像位置は、製品２０５ｂのエッジからの距離で規定しても良い。撮像範囲は、表面の微細な凹凸や紋様が確認できる倍率で画素数の許す限り広い範囲で適宜設定することが望ましい。

次に、ステップ３０５において、焼成工程１０３後の撮像画像と成形工程１０２後の撮像画像とで同じ製品面範囲を比較できるように、ステップ３０３の設計情報から取得した収縮率およびステップ３０４の撮像条件を基に、成形工程１０２後の製品２０５ａの撮像位置、撮像範囲の大きさを決定するとともに、個体識別された複数の製品について、個々の製品面を撮像する。なお、個々の製品面の撮像は、複数の場所に対して行ってもよい。

次にステップ３０６において、撮像された複数の画像を、基準画像として外部記録装置２０６に保存する。

（照合画像取得ステップ：３０７−３０９）
次に、ステップ３０７において、成形工程１０２後の複数の製品２０５ａが焼成工程１０３を通過し、焼き固められたフェライト磁石製品２０５ｂが製造される。
次に、ステップ３０８において、製品２０５ｂを位置決め治具２０４、台座（不図示）などで、定められた場所に固定できるように施された場所に配置する。また、製品が搬送トレーなどに位置決め治具２０４などによる位置決め精度と同等に整列されている場合などは、撮像する機器側を駆動させることで、製品位置を決定しても良い。

次に、ステップ３０９において、焼成工程１０３後の複数の製品２０５ｂを撮像し、複数の照合画像を取得する。ここで、ステップ３０４における、焼成工程１０３通過後の製品２０５ｂの撮像位置、撮像範囲の決定およびステップ３０５における成形工程１０２後の製品２０５ａの撮像位置、撮像範囲を決定していることにより、照合画像と基準画像とで、同じ製品面範囲を比較範囲とすることができる。

ここで、本実施形態では、焼成工程１０３後に個体識別に用いたい製品面の幾つかの場所の中から、位置決め、後の工程での利用のし易さなどから、フェライト磁石の左エッジから5mmの位置がカメラ２０１の撮像範囲の左エッジとなるように位置決め治具２０４の調整を行い、撮像位置を定めた。成形工程１０２から、焼成工程１０３を通過することで収縮する収縮率は、設計情報から約８０％であった。そこで、焼成工程１０３後の撮像範囲を4mm×4mmとし、成形工程１０２後の撮像範囲を5mm×5mmと予め決定した。

（個体識別ステップ：３１０−３１５）
次に、ステップ３１０において、ステップ３０９にて取得した照合画像から特徴点と特徴量を算出する。同様に、ステップ３０６にて保存した基準画像から特徴点と特徴量を算出する。
ここで、照合画像と基準画像とは、製品の収縮率に応じた縮尺比にて、同一寸法になるよう調整しておき、以降のステップを行う。
算出するプログラムはPython3.6にて作成する。使用するプログラムライブラリはインテルが開発・公開しているオープンソースのコンピュータビジョン向けライブラリであるOpenCV（Open Source Computer Vision Library）を用いる。特徴点の抽出はORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）を用い、抽出する特徴点の数、スケールファクタ、ピラミッドレベル、スコアタイプ、パッチサイズなどの設定を行う。

次に、ステップ３１１において、算出した照合画像の特徴点と特徴量、および基準画像の特徴点と特徴量を比較し、局所特徴マッチングに当たる総当りマッチングによる対応付けを実施する。そして、抽出された特徴量から、更に照合精度を高めるための幾何検証を行う。幾何検証はRANSAC（Random Sample Consensus）を用いる。照合画像、基準画像の双方から同一と判定される特徴点の数と、マッチングを行った特徴点の総数の比を照合スコアとし、ステップ３１２にて、予め定めたしきい値による判定を行う。照合スコアがしきい値以上であれば、照合画像と基準画像の製品が同個体であると判定される（ステップ３１３）。一方、照合スコアがしきい値未満であれば、照合画像と基準画像の製品は異個体と判定される（ステップ３１４）。

本実施形態における、フェライト磁石製品の個体識別結果の一例を以下に示す
図４は、成形工程１０２後と焼成工程１０３後の同個体識別結果である。同一特徴点を結ぶラインが交差することなく並んでおり、個体識別が出来ていることがわかった。

一方、異個体同士では、図５に示すとおり、特徴点同士を結ぶラインは著しく少なくなり、かつ、交差、多重一致など、様々な傾向を示す結果となり、異なる個体同士であることがわかった。

図６に、同個体と異個体の照合スコアのヒストグラムを示す。異個体の分布は照合スコア値の小さい範囲に集まっており、同個体のスコアとの重なりは見られなかった。

一方、事前に設計情報を取得せずに、成形工程１０２後と焼成工程１０３後の双方で同じ撮像範囲にて撮像を行った場合の照合スコアのヒストグラムを、比較例として図７に示す。同個体と異個体の照合スコアの分布は重なりを生じた。同個体と異個体の照合スコアが重なってしまうとしきい値の設定が出来ず、個体識別はできない。

以上より、本発明の設計情報を基にした事前の撮像条件設定による撮像により、製品のサイズが工程間で変化するような場合においても、製品の個体識別が可能となった。

以上、本発明について上記実施形態を用いて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に示された技術範囲において、変更することが可能である。

１０１：原料工程
１０２：成形工程
１０３：焼成工程
１０４：仮置き
１０５：加工工程
１０６：検査工程
２０１：カメラ
２０２：レンズ
２０３：照明
２０４：位置決め治具
２０５：製品
２０５ａ：成形工程後の製品
２０５ｂ：焼成工程後の製品
２０６：外部記録装置

Claims (2)

1. 個体識別された複数の製品を、所定の工程を通過させた後にも個体識別可能にする製品の個体識別方法であって、
   前記工程に投入する前の個々の製品の製品面の画像にして、前記工程前の個々の製品の個体識別情報に紐づけられた複数の基準画像と、
   前記工程から排出された後の個々の製品の製品面の画像にして、前記工程後の個々の製品に紐づけられた複数の照合画像とを、
   前記工程を通過前後の、前記製品面の膨張率あるいは収縮率に応じた縮尺比にて比較して対応付けする
   ことを特徴とする製品の個体識別方法。
2. 前記膨張率あるいは前記収縮率を、予め、前記製品の設計情報により決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の製品の個体識別方法。