JP2020135359A - ２次元情報コード読取装置、２次元情報コード読取方法、及び２次元情報コード読取プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】商品の規格から外れる、生産工程上の問題が生じるなどの不具合が生じる可能性のある情報を利用者に知らせることができる技術を提供する。【解決手段】２次元情報コード読取装置は、撮像データ取得部と、デコード部と、記憶部と、比較処理部と、出力部と、を備える。撮像データ取得部は、撮像データを取得する。デコード部は、前記撮像データから情報コードをデコードする。記憶部は、前記デコード部で処理した情報コードの周辺データと比較するための基準データを格納している。比較処理部は、前記情報コードの周辺データと前記記憶部に格納されている前記基準データとの比較を行う。出力部は、前記比較処理部の比較結果を出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、１次元コードまたは２次元コードなどの情報コードを読み取る技術に関する。

情報コード読取装置には、バーコードなどの１次元コードを読み取る１次元コードリーダや、ＱＲコード（登録商標）などの２次元コードを読み取る２次元コードリーダが存在する。これらのコードリーダは、１次元コードや２次元コードなどの情報コードから光学情報を取得する光学センサ（撮像素子など）を備え、当該光学センサから出力される電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデコードすることにより、情報コードを読み取る（例えば、特許文献１参照）。

このような情報コード読取装置は、例えば、製造工場において商品の出荷チェックを行うラインなどで、当該ラインを流れてくる商品に付された情報コードの読取りに用いられる。そして、このような製造工場のラインなどでは、近年、情報コードの読取りが自動化されつつある。

特開２０１６−５１２０５号公報

情報コードの貼り付け位置がずれる、または印刷の位置がずれた場合、商品の規格から外れ、出荷できない場合がある。また、情報コードが斜めに貼り付けられた場合にも、商品の規格から外れ、出荷できない場合がある。あるいは、ラインに対する商品自体の位置がずれている場合も、生産工程上、問題が生じる場合がある。また、商品が正しい位置からずれている場合、障害物に当たるなどして、ラインに不具合が生じる可能性もある。

そこで本発明の目的は、上述の不具合が生じる可能性のある情報を利用者に知らせることができる２次元情報コード読取装置、２次元情報コード読取方法、及び２次元情報コード読取プログラムを提供することである。

本発明に係る２次元情報コード読取装置は、撮像データ取得部と、デコード部と、記憶部と、比較処理部と、出力部と、を備える。撮像データ取得部は、撮像データを取得する。デコード部は、前記撮像データから情報コードをデコードする。記憶部は、前記デコード部で処理した情報コードの周辺データと比較するための基準データを格納している。比較処理部は、前記情報コードの周辺データと前記記憶部に格納されている前記基準データとの比較を行う。出力部は、前記比較処理部の比較結果を出力する。

周辺データとは、例えば、情報コードの座標を示す情報である。比較処理部は、撮像データに含まれる情報コードの周辺データと、基準データと、を比較する。比較処理部は、撮像データから情報コードを切り出し、切り出した情報コードと基準データとを比較してもよいし、撮像データの全体と基準データとを比較してもよい。例えば、比較処理部は、基準に対する情報コードの位置、傾き、大きさの、少なくとも一つを求める。例えば、２次元画像読取装置は、基準に対する情報コードの傾きが著しく大きい場合、不具合が生じる可能性が高いものとして、ＬＥＤを点灯させる。あるいは、２次元情報コード読取装置は、ＰＣ等のホスト機器に不具合情報を出力してもよい。また、２次元情報コード読取装置は、ホスト機器に傾きを示す情報を出力してもよい。なお、傾きを示す情報は、情報コードのピッチ、スキュー、チルトの、少なくとも一つを含む。これにより、２次元情報コード取装置は、不具合が生じる可能性のある情報を利用者に知らせることができる。

本発明によれば、商品の規格から外れる、生産工程上の問題が生じるなどの不具合が生じる可能性のある情報を利用者に知らせることができる

コードリーダを備えた読取システムを例示した概念図である。 コードリーダの構成を概念的に示したブロック図である。 読取処理を示したフローチャートである。 図４（Ａ）は、撮像データの一例を概念的に示す図であり、図４（Ｂ）は、ラインを流れる商品とコードリーダとの関係を模式的に示す斜視図である。 図５（Ａ）は、撮像データの一例を概念的に示す図であり、図５（Ｂ）は、ラインを流れる商品とコードリーダとの関係を模式的に示す斜視図である。 図６（Ａ）は、撮像データの一例を概念的に示す図であり、図６（Ｂ）は、ラインを流れる商品とコードリーダとの関係を模式的に示す斜視図である。 図７は、１次元コードの撮像データの一例を概念的に示す図である。 図８（Ａ）は、撮像データの一例を概念的に示す図であり、図８（Ｂ）は、ラインを流れる商品とコードリーダとの関係を模式的に示す斜視図である。 図９（Ａ）は、撮像データの一例を概念的に示す図であり、図９（Ｂ）は、ラインを流れる商品とコードリーダとの関係を模式的に示す斜視図である。

１次元コードまたは２次元コードの情報コードを読み取るコードリーダに本発明を適用した実施形態について、具体的に説明する。

［１−１］概要
図１は、本実施形態のコードリーダ１を備えた読取システムを例示した概念図である。図１に示されるように、読取システムは、コードリーダ１に接続されるホスト機器２（パーソナルコンピュータなど）を備え、当該ホスト機器２によって読取システム全体が管理及び制御される。

このような読取システムは、例えば、製造工場において商品の出荷チェックを行うラインなどにおいて、当該ラインを流れてくる商品に付された情報コードＣ１の読取りに用いられる。この場合、商品の外周面のうちの情報コードＣ１が付されているべき部分が、コードリーダ１の読取対象Ｔとなる。

情報コードＣ１は、商品の外周面に直接印刷されているか、またはシールに印刷されて貼り付けられている。情報コードＣ１は、印刷位置がずれる、または貼り付け位置がずれる場合がある。また、情報コードＣ１は、斜めに貼り付けられる場合もある。情報コードＣ１の位置がずれたり斜めになっていたりすると、商品の規格から外れ、出荷できないなどの不具合が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態のコードリーダ１は、商品の規格から外れ、出荷できないなどの不具合が生じる可能性のある情報を利用者に知らせる。以下、コードリーダ１の詳細について、具体的に説明する。

［１−２］コードリーダの構成
図２は、コードリーダ１の構成を概念的に示したブロック図である。コードリーダ１は、投光ＬＥＤ１１と、レンズ１２と、ＣＭＯＳセンサ１３と、Ａ／Ｄコンバータ１４と、ＣＰＵ１５と、メモリ１６と、入出力Ｉ／Ｆ１７と、を備える。ここで、ＬＥＤはLight Emitting Deviceの略、ＣＭＯＳはComplementary Metal Oxide Semiconductorの略、Ａ／ＤはAnalog to Digitalの略、ＣＰＵはCentral Processing Unitの略、Ｉ／ＦはInterfaceの略である。

＜投光ＬＥＤ＞
投光ＬＥＤ１１は、読取処理の実行時に、読取対象Ｔとなる部分に光を照射する。読取対象Ｔに照射された光は、当該読取対象Ｔの表面において、情報コードＣ１を構成する黒色系の部分で吸収される一方で、情報コードＣ１以外の部分（情報コード内の黒色の部分の間を含む。白色系の部分）で反射される。そして、読取対象Ｔの表面で反射された光（読取対象Ｔからの反射光）は、当該読取対象Ｔの像を構成する光としてレンズ１２に入射する。

＜レンズ＞
レンズ１２は、読取対象Ｔからの反射光を、ＣＭＯＳセンサ１３の検出面上に集光させることで、当該検出面上に読取対象Ｔの像を形成する。これにより、ＣＭＯＳセンサ１３は、読取対象Ｔの像を鮮明に捉えることができる。

＜ＣＭＯＳセンサ＞
ＣＭＯＳセンサ１３は、読取対象Ｔを撮像する光学センサであり、本発明における撮像データ取得部の一例である。ＣＭＯＳセンサ１３は、フォトダイオード（受光素子）がマトリクス状に並んだエリアセンサである。ＣＭＯＳセンサ１３は、レンズ１２で集光させた光を検出して読取対象Ｔの像を２次元的に捉えることにより、その像を構成する光が持つ光学情報（明暗など）を取得する。そして、ＣＭＯＳセンサ１３は、取得した光学情報に応じた信号を出力する。

ＣＭＯＳセンサ１３のフォトダイオードは、取得した光学情報に応じた電気信号（アナログ信号）を出力する。そして、この電気信号は、情報コードＣ１を構成する黒色の部分で強度が弱くなり、白色の部分で強度が強くなる。

＜Ａ／Ｄコンバータ＞
Ａ／Ｄコンバータ１４は、ＣＭＯＳセンサ１３のフォトダイオードから出力される電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。これにより、ＣＭＯＳセンサ１３で２次元的に捉えられた読取対象Ｔの像に対応する撮像データが得られる。

＜ＣＰＵ＞
ＣＰＵ１５は、コードリーダ１の制御部であり、メモリ１６に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、読取処理を実現するための処理部として機能する。尚、コードリーダ１の制御部は、ＣＰＵ１５に限らず、読取処理を実現できる他の処理装置（マイクロコンピュータなど）に適宜変更されてもよい。

本実施形態において、読取処理を実現するための処理部には、取得制御部１５１と、解析処理部１５２と、出力処理部１５３と、が含まれる（図２参照）。ここで、取得制御部１５１は、読取対象Ｔとなる部分への光の照射を投光ＬＥＤ１１に実行させると共に、光が照射された部分の撮像をＣＭＯＳセンサ１３に実行させることにより、撮像データを取得する。解析処理部１５２は、Ａ／Ｄコンバータ１４から出力されるデジタル波形（デジタル信号）を用いて、撮像データに対するデータ解析を行う。

解析処理部１５２は、本発明のデコード部および比較処理部に対応する。解析処理部１５２は、撮像データから情報コードを切り出してデコードする。また、解析処理部１５２は、切り出した情報コードと基準データとの比較処理を行なう。

出力処理部１５３は、解析処理部１５２でのデコード結果や比較結果を入出力Ｉ／Ｆ１７から出力する。

＜メモリ＞
メモリ１６は、各種情報（上述したプログラムを含む）を記憶する記憶部であり、揮発性メモリや不揮発性メモリを含む。メモリ１６は、解析処理部１５２における比較処理で用いられる基準データを記憶している。

＜入出力Ｉ／Ｆ＞
入出力Ｉ／Ｆ１７は、各種信号の入出力に用いられるインタフェースであり、入出力端子や通信インタフェースなどを含む。本実施形態では、ホスト機器２が入出力Ｉ／Ｆ１７に接続されている。そして、ホスト機器２からの読取りの実行指令が、入出力Ｉ／Ｆ１７からコードリーダ１に入力され、解析処理部１５２でのデコード結果や比較結果が、入出力Ｉ／Ｆ１７からホスト機器２へ出力される。

［１−３］読取処理
図３は、読取処理を示したフローチャートである。読取処理は、ホスト機器２からの読取りの実行指令をコードリーダ１が受け取ったときに開始される。読取処理が開始されると、先ず、取得制御部１５１が、読取対象Ｔとなる部分への光の照射を投光ＬＥＤ１１に実行させると共に、光が照射された部分の撮像をＣＭＯＳセンサ１３に実行させることにより、読取対象Ｔの像（本実施形態では２次元的な像）についての光学情報（明暗など）をＣＭＯＳセンサ１３で取得する（図３のステップＳ１１）。また、ＣＭＯＳセンサ１３は、光学情報を取得した場合、当該光学情報に応じた電気信号（アナログ信号）を出力する。ＣＭＯＳセンサ１３から出力された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１４でデジタル信号に変換される。そして、そのデジタル信号が撮像データとしてＣＰＵ１５に入力される。

ＣＰＵ１５に撮像データが入力されると、解析処理部１５２は、解析処理を行なう（Ｓ１２）。具体的には、解析処理部１５２は、撮像データに含まれる情報コードの切り出し、フィルタリング処理、および二値化処理などの処理を実行する。解析処理部１５２は、例えば、リファレンスとなる１次元コードの画像パターンまたは２次元コードの画像パターンと、撮像データの画像とをマッチングして、情報コードらしき画像部分を切り出す処理を行なう。また、２次元コードに位置検出用パターンが存在する場合、解析処理部１５２は、位置検出用パターンを抽出することで、情報コードの画像部分を切り出す。解析処理部１５２は、デジタル信号の明度調整などのフィルタリング処理を行なう。解析処理部１５２は、フィルタリング処理後のデジタル信号を二値化する。具体的には、解析処理部１５２は、デジタル信号の強度が閾値より大きい部分（明るい部分）を「１」とし、デジタル信号の強度が閾値より小さい部分（暗い部分）を「０」とする。これにより、解析処理部１５２は、切り出した情報コードを、「０」の部分と「１」の部分に変換する。

そして、解析処理部１５２は、各種処理を行なった後の撮像データを用いてデコードを行う（Ｓ１３）。情報コードが１次元コードである場合、解析処理部１５２は、横方向（１次元）に並んだ「０」、「１」のパターンから、テキスト情報（英数字）の抽出を行なう。情報コードが２次元コードである場合、解析処理部１５２は、横方向および縦方向の両方のパターンから、テキスト情報の抽出を行なう。

また、解析処理部１５２は、情報コードの周辺データとメモリ１６に記憶されている基準データとの比較処理を行なう（Ｓ１４）。周辺データとは、例えば、切り出した情報コードの周辺部分（角、辺など）の座標を示す情報である。２次元コードに位置検出用パターンが存在する場合、この位置検出用パターンの座標が周辺データの一例となる。基準データは、周辺データと同様に、座標を示す情報である。基準データは、撮像対象の情報コードの種類毎に予め複数記憶されている。作業者は、ホスト機器２を操作して、比較対象とする基準データを設定してもよい。なお、解析処理部１５２は、撮像データの全体と基準データとを比較してもよい。この場合、Ｓ１２の解析処理およびＳ１３のデコードの前に、先にＳ１４の比較処理を行なってもよい。

解析処理部１５２は、比較処理により、情報コードの位置、傾き、または大きさのうち少なくとも一つを求める。情報コードの位置は、商品に対する情報コードの貼り付け位置、または撮像のタイミングにより変化する。情報コードの貼り付け位置が著しくずれると、商品の規格から外れ、出荷できない場合がある。また、撮像のタイミングが著しくずれた場合も、商品の規格から外れ、出荷できない場合がある。情報コードの大きさは、コードリーダ１と情報コードとの距離により変化する。情報コードが商品に対して適切に貼り付けられていても、商品自体の位置がずれると、生産工程上、問題が生じる場合がある。また、商品が正しい位置からずれている場合、障害物に当たるなどして、ラインに不具合が生じる可能性もある。

図４（Ａ）は、撮像データの一例を概念的に示す図である。図４（Ｂ）は、ライン上の商品とコードリーダ１との関係を模式的に示す斜視図である。この例では、情報コードは、商品に対して右に所定角度傾いた状態で貼り付けられている。ただし、情報コードは、正しい位置に貼り付けられ、かつコードリーダ１と商品との距離が正しい距離であると仮定する。すなわち、撮像データから切り出される情報コードは、基準データに対して奥行き方向を軸とする傾き（以下、チルトと称する。）だけが異なる状態であると仮定する。また、説明を容易にするため、情報コードの大きさは、実際の大きさよりも大きく記載している。

解析処理部１５２は、切り出した情報コードの座標と、基準データの座標とを比較することで、チルトθを求める。解析処理部１５２は、例えば、３つの位置検出用パターンのうち２つを結ぶ直線の傾きを求めて比較することで、基準データに対する情報コードのチルトθを求める。例えば、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す例では、チルトθは、３０度となる。

出力処理部１５３は、解析処理部１５２でデコードした情報と、比較処理の結果と、を入出力Ｉ／Ｆ１７を介してホスト機器２に出力する（Ｓ１５）。また、出力処理部１５３は、解析処理部１５２で情報コードをデコードできなかった場合には、比較結果のみ出力してもよい。ホスト機器２は、例えば、比較処理の結果を表示部（不図示）に表示する。これにより、作業者は、情報コードがどの程度傾いて貼り付けられているか、知ることができる。

なお、比較処理の結果は、情報コードの位置、傾き、および大きさに係る情報に限らない。例えば、コードリーダ１は、チルトθの値が所定の閾値を超える場合に、不具合が生じる可能性が高いものとして、不具合情報を出力してもよい。ホスト機器２は、不具合情報を受信した場合に、例えば表示部（不図示）に警告を表示する。また、ホスト機器２は、不具合情報を受信した場合に、警告音を発してもよい。

また、比較処理の結果の出力先は、ホスト機器２に限らない。例えば、コードリーダ１は、自装置のＬＥＤ（不図示）または入出力Ｉ／Ｆ１７に接続する外部機器のＬＥＤを点灯させることで、作業者に不具合が生じる可能性が高い旨を知らせてもよい。また、コードリーダ１は、警告音を発してもよい。

なお、傾きを示す情報は、上述のチルトθに限らない。例えば、解析処理部１５２は、比較処理として、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す様に、スキューφを求めてもよい。図５（Ｂ）に示す様に、商品が正しい向きに置かれていないなどして、商品の外側面が斜めになっている場合、撮像データ内の情報コードは、右側（または左側）が短くなり、左側（または右側）が長くなる。したがって、解析処理部１５２は、図５（Ａ）に示す様に、３つの位置検出用パターンのうち２つを結ぶ直線の傾きを求めて比較することで、基準データに対する情報コードのスキューφを求める。

解析処理部１５２は、比較処理として、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す様に、ピッチγを求めてもよい。図６（Ｂ）に示す様に、商品の外側面が奥行き方向に斜めになっている場合、あるいは、商品自体が奥行き方向に傾いている場合、撮像データ内の情報コードは、上側が短くなり、下側が長くなる。解析処理部１５２は、図６（Ａ）に示す様に、３つの位置検出用パターンのうち２つを結ぶ直線の傾きを求めて比較することで、基準データに対する情報コードのスキューφを求める。

なお、本実施形態では、情報コードＣ１が２次元コード（ＱＲコード（登録商標）、DataMatrix、またはMaxiCodeなど）である例を示したが、情報コードＣ１は１次元コードでもよい。１次元コードは、バーコード、ＥＡＮ（European Article Number）、またはＣｏｄｅ３９などが含まれる。解析処理部１５２は、１次元コードであっても、画像として解析することで、比較処理を行なうことができる。例えば、図７に示す様に、解析処理部１５２は、１次元コードのエッジ部分の抽出を行ない、１次元コードの周辺データを基準データと対比する。この場合、基準データも１次元コードの情報に対応する。これにより、解析処理部１５２は、１次元コードの位置、傾き、大きさの、少なくとも一つを求めることができる。また、解析処理部１５２は、１次元コードのピッチ、スキュー、チルトの、少なくとも一つを求めることができる。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す様に、解析処理部１５２は、情報コードの大きさを求めてもよい。解析処理部１５２は、例えば、３つの位置検出用パターンのうち２つの位置検出用パターン間の距離（画素数）を求め、当該画素数を情報コードの大きさに係る上場とする。出力処理部１５３は、解析処理部１５２でデコードした情報と、情報コードの大きさに係る情報と、を入出力Ｉ／Ｆ１７を介してホスト機器２に出力する。ホスト機器２は、例えば、比較処理の結果を表示部（不図示）に表示する。これにより、作業者は、商品の位置が離れているか、近いか、知ることができる。図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す様に、商品の位置が離れている場合、情報コードの大きさは小さくなる。図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す様に、商品の位置が近い場合、情報コードの大きさは大きくなる。また、コードリーダ１は、情報コードの大きさが所定の閾値を超える場合に、不具合が生じる可能性が高いものとして、不具合情報を出力してもよい。ホスト機器２は、不具合情報を受信した場合に、例えば表示部（不図示）に警告を表示する。また、ホスト機器２は、不具合情報を受信した場合に、警告音を発してもよい。また、コードリーダ１は、情報コードの大きさが所定の閾値を超える場合に、自装置のＬＥＤ（不図示）または入出力Ｉ／Ｆ１７に接続する外部機器のＬＥＤを点灯させることで、作業者に不具合が生じる可能性が高い旨を知らせてもよい。また、コードリーダ１は、警告音を発してもよい。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、本実施形態では、コードリーダ１が固定され、ライン上の商品の情報コードを読み取る例を示したが、コードリーダ１は、作業者が手で把持するハンディタイプであってもよい。コードリーダ１は、ハンディタイプであっても、クレードルに載置されることで、基準データとの比較処理を行なうことができる。

また、読取対象Ｔを撮像する光学センサは、ＣＭＯＳセンサ１３に限らない。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどの撮像素子を備えたものであってもよい。

また、解析処理部１５２は、撮像データ全体と、基準データとを比較してもよい。この場合、解析処理部１５２は、情報コードが存在する場所以外の部分に高強度の信号を検出した場合に、商品などの下地にゴミなどの異物が存在すると判定する。この場合も、コードリーダ１は、比較結果として不具合情報を出力してもよい。

１ コードリーダ
２ ホスト機器
Ｔ 読取対象
１１ 投光ＬＥＤ
１２ レンズ
１３ ＣＭＯＳセンサ
１４ Ａ／Ｄコンバータ
１５ ＣＰＵ
１６ メモリ
１７ 入出力Ｉ／Ｆ
Ｃ１ 情報コード
１５１ 取得制御部
１５２ 解析処理部
１５３ 出力処理部

Claims (6)

1. 撮像データを取得する撮像データ取得部と、
   前記撮像データから情報コードをデコードするデコード部と、
   前記デコード部で処理した情報コードの周辺データと比較するための基準データを格納している記憶部と、
   前記情報コードの周辺データと前記記憶部に格納されている前記基準データとの比較を行う比較処理部と、
   前記比較処理部の比較結果を出力する出力部と、
   を備えた２次元情報コード読取装置。
2. 前記デコード部は、前記撮像データから前記情報コードを切り出し、前記デコードを行なう、
   請求項１に記載の２次元情報コード読取装置。
3. 前記比較処理部は、前記情報コードの位置、傾き、大きさの、少なくとも一つを用いて比較する、
   請求項１または請求項２に記載の２次元情報コード読取装置。
4. 前記傾きは、前記情報コードのピッチ、スキュー、チルトの、少なくとも一つである、
   請求項３に記載の２次元情報コード読取装置。
5. 撮像データを取得する撮像データ取得ステップと、
   前記撮像データから情報コードをデコードするデコードステップと、
   前記デコードステップで処理した情報コードの周辺データと比較するための基準データを格納している記憶ステップと、
   前記情報コードの周辺データと前記記憶ステップで格納されている前記基準データとの比較を行う比較ステップと、
   前記比較ステップの比較結果を出力する出力ステップと、
   を備えた２次元情報コード読取方法。
6. 撮像データを取得する撮像データ取得ステップと、
   前記撮像データから情報コードをデコードするデコードステップと、
   前記デコードステップで処理した情報コードの周辺データと比較するための基準データを格納している記憶ステップと、
   前記情報コードの周辺データと前記記憶ステップに格納されている前記基準データとの比較を行う比較ステップと、
   前記比較ステップの比較結果を出力する出力ステップと、
   を２次元情報コード読取装置に実行させるプログラム。

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