JP6813807B2 - 個体識別装置 - Google Patents

Description

本発明は個体識別装置、識別装置、照合装置、個体識別方法、識別方法、および照合方法に関する。

流通する物体個体のトレーサビリティの確保等を目的として、工業製品や商品などの各種の物体上に個体識別のためのパターンを生成することが行われている。例えば特許文献１および特許文献２では、物体上にタガント粒子のランダム分布パターンを生成している。

また、個体識別のために物体上に生成したパターンを撮像することが行われている。例えば特許文献１および特許文献２では、物体上のランダム分布パターンをカメラで撮像している。

他方、特許文献３には、設定トルク値で締付を行った締結部材であることを確認できるようにするために当該締結部の頭部に着色インクで所定のパターンを生成する機能を有するトルクレンチが記載されている。また、特許文献３では、締付が完了すると、検査員がカメラにより締結部材を撮像し、撮像して得られた画像を画面表示部に表示している。

特表２００７−５３４０６７号公報 特開２０１３−６９１８８号公報 特許第５６３４１２１号公報

上述したように特許文献１および特許文献２には、個体識別のために物体上にパターンを生成すること、及び生成したパターンを撮像することが記載されているけれども、物体上に個体識別のためのパターンを生成した後、直ちにその生成したパターンを撮像することは言及されていない。

一方、特許文献３には、物体上にパターンを生成する作業と生成したパターンを撮像する作業とを連続的に行う旨の記載がある。しかしながら、特許文献３では、物体にパターンを生成した後、その生成したパターンを撮像するか否かはカメラを操作する人の判断に委ねられている。このため、物体上にパターンを生成したにもかかわらず、当該生成したパターンが撮像されなかったり、その反対に、パターンを生成していないのに物体が撮像されたりして、パターンの生成と撮像との間に食い違いが生じる可能性がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決する個体識別装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る個体識別装置は、
物体上にパターンを生成する生成部と、
前記パターンの生成を検出し、前記生成されたパターンを撮像する撮像部と、
を含む。

本発明の他の実施形態に係る個体識別方法は、
生成部と撮像部とを有する装置が実行する個体識別方法であって、
前記生成部が、物体上にパターンを生成し、
前記撮像部が、前記パターンの生成を検出し、前記生成されたパターンを撮像する。

本発明の他の実施形態に係る工具は、
本発明の実施形態に係る個体識別装置を有し、設定トルク値で締付を行った締結部材上に前記個体識別装置によって個体識別のためのパターンを生成すると共に当該生成したパターンを撮像する。

本発明の他の実施形態に係るロボットハンドは、
本発明の実施形態に係る個体識別装置を有し、作業を行った対象物上に前記個体識別装置によって個体識別のためのパターンを生成すると共に当該生成したパターンを撮像する。

本発明の他の実施形態に係る識別装置は、本発明の実施形態に係る個体識別装置によって抽出された個体識別子を用いて識別を行う。

本発明の他の実施形態に係る照合装置は、本発明の実施形態に係る個体識別装置によって抽出された個体識別子を用いて照合を行う。

本発明の他の実施形態に係る識別方法は、本発明の実施形態に係る個体識別方法によって抽出された個体識別子を用いて識別を行う。

本発明の他の実施形態に係る照合方法は、本発明の実施形態に係る個体識別方法によって抽出された個体識別子を用いて照合を行う。

本発明は上述した構成を有するため、パターンの生成とその撮像との間に食い違いが生じるのを防ぐことができる。

本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置の構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置が実行する個体識別方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置の構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置において蓋が押下された状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置によって物体上に生成したパターンを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置におけるパターン撮像ユニットのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置におけるパターン撮像ユニットのＭＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置の変形例を示す構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置の変形例を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置において蓋が押下された状態を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置によって物体上に生成したパターンを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置におけるパターン撮像ユニットのブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置におけるパターン撮像ユニットのＭＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置の構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置において蓋が押下された状態を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置によって物体上に生成したパターンを示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置におけるパターン撮像ユニットのブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置におけるパターン撮像ユニットのＭＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置によって物体上に生成したパターンの他の例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るトルクレンチの構成図である。 本発明の第５の実施形態に係るトルクレンチによってボルトの締付を開始する時点の状態を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るトルクレンチが設定トルクに達した時点の状態を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係るロボットハンドの構成図である。 本発明の第６の実施形態に係るロボットハンドのピンの突出量が中間値であるときの状態を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係るロボットハンドのピンの突出量が最大値であるときの状態を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係るロボットハンドを有する多関節ロボットによってピッキング作業状況を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る個体識別装置の構成図である。 本発明の第７の実施形態に係る個体識別装置で抽出された個体識別子を記憶する記憶装置のデータを示す図である。 本発明の第８の実施形態に係る識別照合装置の構成図である。 本発明の第８の実施形態に係る識別照合装置を実現する情報処理装置のブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係る識別照合装置が実行する識別照合方法の手順を示すフローチャートである。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置１００は、物体１１０上に個体識別のためのパターン１１１を生成する装置である。また個体識別装置１００は、生成したパターン１１１の画像を取得するためにパターン１１１を撮像する装置である。

物体１１０は、個体識別のためのパターン１１１を生成する対象物である。物体１１０は、例えば工業製品や商品パッケージである。また物体１１０は、個人の持ち物（名刺や手帳など）あるいは個人の身体の一部（例えば指など）であってもよい。

個体識別装置１００は、主な機能部として、パターン生成部１０１とパターン撮像部１０２とを有する。

パターン生成部１０１は、物体１１０上に個体識別のためのパターン１１１を生成する機能を有する。

パターン撮像部１０２は、パターン生成部１０１によるパターン１１１の生成の完了を検出する機能と、生成されたパターン１１１を撮像する機能とを有する。

図２は個体識別装置１００を用いて実行する個体識別方法の手順を示すフローチャートである。以下、図１および図２を参照して本実施形態に係る個体識別方法について説明する。

まず、個体識別装置１００のパターン生成部１０１は、物体１１０上に個体識別のためのパターン１１１を生成する（ステップＳ１０１）。

次に、個体識別装置１００のパターン撮像部１０２は、パターン生成部１０１によるパターンの生成が完了したか否かを検出する（ステップＳ１０２）。そして、パターン撮像部１０２は、パターン生成部１０１によるパターンの生成の完了を検出すると、生成されたパターン１１１の画像を取得するためにパターン１１１を撮像する（ステップＳ１０３）。

このように本実施形態によれば、パターン撮像部１０２は、パターン生成部１０１によるパターンの生成の完了を検出して撮像を行うため、物体１１１上にパターンを生成したにもかかわらず、当該生成したパターンが撮像されなかったり、その反対に、パターンを生成していないのにかかわらず撮像が行われることがない。これにより、パターンの生成と撮像との間に食い違いが生じるのを防ぐことができる。また、パターン生成部１０１とパターン撮像部１０２を対応付けておくことで、撮像時にパターンに対して適切な倍率・焦点合わせ・照明の点灯、撮影の距離、露出等の設定をあらかじめ最適に設定しておくことが可能であり、適時調整が不要で撮像ミスを防ぐことができる。このような効果は以下で説明する実施形態においても同様である。

[第２の実施形態]
本実施形態では、第１の実施形態に係る個体識別装置１００をより具体化した実施形態について説明する。

図３を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る個体識別装置２００は、インクペン２０１とパターン撮像ユニット２０２とを筐体２０３に収納した構造を有する。インクペン２０１はパターン生成部１０１に相当し、パターン撮像ユニット２０２はパターン撮像部１０２に相当する。図示していないが、筐体２０３には、パターン撮像ユニット２０２、後述するリミットスイッチ２０９、２１０、および照明器２１４を作動させるためのバッテリが内蔵されている。筐体２０３は、内蔵したバッテリによって動作する携帯型の機器として構成されている。

筐体２０３は、円筒状の容器２０４とこの容器２０４に緩く嵌め合う蓋２０５とから構成される。容器２０４の上面と下面は共に開口しており、側面の下部に明かり取り用の窓２０６と照明器２１４とが設けられている。また容器２０４の内側には、パターン撮像ユニット２０２が固定され、さらに可動ミラー２０８、リミットスイッチ２０９、２１０が取り付けられている。リミットスイッチ２０９、２１０のオンオフ状態は、図示しない信号線によってパターン撮像ユニット２０２に伝達されている。照明器２１４は、白色灯あるいはフラッシュランプ等で構成され、図示しない信号線を通じてパターン撮像ユニット２０２から伝達される信号によって点灯および消灯が制御される。

可動ミラー２０８は、容器２０４の底面から所定長だけ上方の箇所に、紙面垂直方向に延びる軸２０８ａを中心に回動自在に取り付けられている。また可動ミラー２０８は、引っ張りバネ２０８ｂによって反時計回りに付勢されており、ミラーの端部がリミットスイッチ２０９に当接した状態で停止している。この停止した状態において、可動ミラー２０８の鏡面と容器２０４の底面との成す角度は略４５度である。そして、パターン撮像ユニット２０２は、その内蔵するカメラの撮像視野が可動ミラー２０８の鏡面中央を真横から望むように、容器２０４に固定されている。

一方、蓋２０５は、スプリングやスポンジ等の弾性体２１１を介して容器２０４に対して上下方向に進退自在に装着されている。また、蓋２０５の内側には、連結材２１２を介して固定板２１３が取り付けられており、可動ミラー２０８の真上の固定板２１３の下面に、インクペン２０１が装着されている。

インクペン２０１のペン軸は真下に延びている。蓋２０５が上から押下されていない状態のとき、インクペン２０１のペン先は、図３に示すように、可動ミラー２０８に接触しない位置（待機位置）にある。他方、蓋２０５が上から押下されている状態では、図４に示すように、蓋２０５と一体で上下するインクペン２１０のペン先は、可動ミラー２０８の一端を押し下げて、容器２０４の下面まで達する位置（生成位置）にある。ペン先によって可動ミラー２０８が押し下げられると、可動ミラー２０８の端部がリミットスイッチ２０９から離れ、リミットスイッチ２０９はオフ状態になる。またインクペン２０１のペン先が容器２０４の下面に達すると、図４に示すように、固定板２１３がリミットスイッチ２１０に当接し、リミットスイッチ２１０がオン状態になる。

インクペン２０１は、微小な粒を混入したインクを使用したペンである。微小な粒としては、金属粉やガラス粉などの微粒子や、特許文献１および２に記載されるタガントなどが使用できる。微小な粒は、インクを構成する材料（当該微小な粒を除く）と反射特性が異なる粒であることが望ましい。また微小な粒は、インクに不均一に含有していることが望ましい。インクペン２０１としては、例えば、ラメペン、ラメ入りペン、ラメ入り蛍光マーカーなどの名称で市販されているペンを使用することができる。勿論、本発明のために専用に設計されたペンを使用してもよいし、市販のペンのインクを微小な粒を混入したインクに交換して利用してもよい。

次に、図３および図４を参照して個体識別装置２００の動作を説明する。

利用者は、個体識別装置２００を使って物体に個体識別のためのパターンを生成する場合、パターンを生成したい物体の上に、容器２０４の下面が接するように筐体２０３を載置する。このときの個体識別装置２００は図３に示すような状態であり、リミットスイッチ２０９はオン状態、リミットスイッチ２１０はオフ状態になっている。

利用者が、物体上に載置した筐体２０３の蓋２０５を下方に押し下げていくと、図３に示す状態から図４に示す状態へと徐々に遷移していく。まず、蓋２０５が弾性体２１１の反発力に抗して下方に下がっていき、蓋２０５の動きに連動するインクペン２０１のペン先によって可動ミラー２０８の一端が押し下げられ、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態に変化する。利用者が、それ以上押し下げることができない位置まで蓋２０５をさらに押し下げると、容器２０４に内蔵されたインクペン２０１のペン先が物体の表面に接触し、ペン先から流出するインクによって物体上に小さな点が描画される。前述したように、インクには微小は粒が不均一に混入しているため、描画される点は、図５に模式的に示すように、微小な粒（図では黒丸で表している）をランダムな位置に含有する点（ドット）となる。またインクペン２０１のペン先が物体の表面に接触するまで蓋２０５が降下すると、リミットスイッチ２１０がオフ状態からオン状態に変化する。

次に利用者が、蓋２０５を押し下げていた力を抜くと、弾性体２１１の反発力によって蓋２０５が元の位置に向かって上昇していく。その過程で、まずインクペン２０１のペン先が物体から離れて上昇していき、リミットスイッチ２１０がオン状態からオフ状態へ変化する。蓋２０５がさらに上昇していって図３に示す状態にいたると、可動ミラー２０８が引っ張りバネ２０８ｂの力によって元の位置に復帰し、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態に変化する。

パターン撮像部２０２は、リミットスイッチ２０９、２１０の状態に基づいて、パターンの生成を検出し、生成したパターンを撮像するタイミングを検出する。例えば、パターン撮像部２０２は、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態へ変化し、その後にリミットスイッチ２１０がオフ状態からオン状態へ変化すると、即ち図３の状態から図４の状態へ遷移すると、インクペン２０１によって物体上にパターンが描画されたと判断する。またパターン撮像部２０２は、インクペン２０１によるパターンの描画が行われたと判断した後に、リミットスイッチ２０９がオフ状態からオン状態に変化すると、即ち図４の状態から図３の状態へ遷移すると、描画されたパターンを撮像できるタイミングになったと判断し、内蔵するカメラによって上記描画されたパターンの画像を撮像する。このとき、パターン撮像部２０２は必要に応じて照明器２１４を一時的に点灯させる。

次にパターン撮像ユニット２０２について詳細に説明する。

図６はパターン撮像ユニット２０２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。この例のパターン撮像ユニット２０２は、カメラ２０２１と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）２０２２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２４と、インターフェイス回路２０２５と、通信回路２０２６と、それらを相互に接続するバス２０２７とから構成される。

カメラ２０２１は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ）イメージセンサを使用したカメラを使用することができる。

ＲＯＭ２０２３は、ＭＰＵ２０２２が実行するプログラム等を記憶する。ＲＡＭ２０２４は、カメラ２０２１で撮像された画像データ等を記憶するために使用される。インターフェイス回路２０２５は、図示しない信号線を通じてリミットスイッチ２０９、２１０および照明器２１４に接続されている。通信回路２０２６は、外部装置との間で無線通信する機能を有する。

図７はＭＰＵ２０２２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。以下、図３乃至図７を参照して、ＭＰＵ２０２２が実行する処理を説明する。

ＭＰＵ２０２２は、リミットスイッチ２０９の状態を、インターフェイス回路２０２５を通じて読み取り、オフ状態になったか否かを監視している（ステップＳ２０１）。前述したように個体識別装置２００は図３に示したような状態ではリミットスイッチ２０９はオン状態になっており、パターンを生成するために物体上に載置されて蓋２０５が下方に押し下げられると、インクペン２０１のペン先によって可動ミラー２０８の一端が押し下げられ、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態に変化する。ＭＰＵ２０２２は、リミットスイッチ２０９がオフ状態に変化したことを検出すると、リミットスイッチ２１０がオン状態に変化したか否かを検出する（ステップＳ２０２）。

利用者が、それ以上押し下げることができない位置まで蓋２０５をさらに押し下げたことによって、リミットスイッチ２１０がオン状態になると、ＭＰＵ２０２２は、容器２０４に内蔵されたインクペン２０１のペン先が物体の表面に接触し、ペン先から流出するインクによって物体上に小さな点のパターンが描画されたと判断し、次に、リミットスイッチ２０９がオン状態に変化するのを監視する（ステップＳ２０３）。他方、ＭＰＵ２０２２は、リミットスイッチ２０９がオフ状態になった後、リミットスイッチ２１０がオン状態になる前にリミットスイッチ２０９がオン状態に復帰した場合には（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、インクペン２０１によって描画されることなく蓋２０５が元の位置に戻されたと判断し、ステップＳ２０１の処理へと戻る。

次にＭＰＵ２０２２は、ステップＳ２０３においてリミットスイッチ２０９がオン状態になったことを検出すると、カメラ２０２１に対して撮像するように指令を出す（ステップＳ２０５）。カメラ２０２１は、この指令に応じて画像を撮像する。なお、カメラ２０２１は照度が不足する場合には、インターフェイス回路２０２５を通じて照明器２１４を撮影時に一時的に点灯させる。撮影が行われる時点の個体識別装置２００の状態は図３に示すようになっており、カメラ２０２１は、インクペン２０１で物体上に描かれた図５に示したようなパターンの画像を、可動ミラー２０８を通じて真上からの画像として撮像し、撮像して得た画像データをＲＡＭ２０２４の所定の領域に保存する。なお、本実施形態では、インクペン２０１が図３に示す状態に復帰したタイミングでパターンの画像を撮像したが、インクペン２０１が図４に示す状態から一定の距離だけ上方に移動したタイミングで、生成されたパターンの画像を撮像するようにしてもよい。

次にＭＰＵ２０２２は、ＲＡＭ２０２４に保存された画像データを解析して、描画された点の画像から個体識別子を抽出する（ステップＳ２０６）。次に、ＭＰＵ２０２２は、抽出した個体識別子を含むデータを、通信回路２０２６を通じて外部の登録装置（図示せず）へ送信する（ステップＳ２０７）。ＭＰＵ２０２２は、送信データにＲＯＭ２０２３やＲＡＭ２０２４に記憶された情報、例えばパターンを生成した物体に関する情報や当該個体識別装置２００の識別情報や現在時刻等の属性情報を含めるようにしてもよい。そして、ＭＰＵ２０２２は、次の撮像に備えてステップＳ２０１の処理へと戻る。

ステップＳ２０６において、点等のパターンの画像から個体識別子を抽出する方法は任意である。例えば特許文献１や特許文献２に記載されるように、パターンの画像から粒の分布に依存する特徴量を抽出し、この抽出した特徴量を物体の個体識別子とする方法を使用してよい。また、点等のパターンの画像から、パターンの平面形状および粒の分布に依存する特徴量を、物体の個体識別子として抽出する方法を使用してよい。あるいは、パターンが後述する実施形態におけるような環状パターンである場合、環状パターンを虹彩に見立てて、虹彩認証アルゴリズムによって抽出される識別子を物体の個体識別子としてもよい。

このように本実施形態によれば、パターン撮像ユニット２０２は、インクペン２０１によって物体上にパターンが生成されたことを検出して撮像を行うため、パターンの生成と撮像との間に食い違いが生じるのを防ぐことができる。

また本実施形態によれば、物体上に生成したパターンをその真上からの画像として撮像することができる。

また本実施形態によれば、撮像したパターンから個体識別子を抽出し、外部の登録装置へ送信することができる。

本実施形態では、可動ミラー２０８を使用したが、可動ミラー２０８を省略する構成にしてもよい。この場合、図８および図９に示すように、例えば、インクペン２０１は、その先端が容器２０４の下面中央の上方に位置するように固定板２１３に斜めに取り付ける。また、パターン撮像ユニット２０２は、その内蔵するカメラの撮像方向が容器２０４の下面中央を向くように、容器２０４に固定する。図８および図９に示す構成によれば、可動ミラー２０８が省略されるため構成が簡易になる。なお、図８および図９において、リミットスイッチ２１５は、リミットスイッチ２０９の代替であり、蓋２０５が押下されていない場合にオン状態になる。

また、描画したパターンの画像にインクペン２０１の一部が写っても支障がないならば、インクペン２０１の先端が物体に接触している状態（例えば図４或いは図９の状態）で撮像を行うようにしてもよい。さらに、インクペン２０１のペン先を軸方向に進退自在に構成し、図３或いは図８の状態においてペン先が容器２０４の下面まで達するようにしておき、蓋２０５を押し下げるとペン先が物体に押し当てられた状態のまま縮むように構成されていてもよい。

また本実施形態では、インクペン２０１を使用したが、インクペン２０１の代わりに、インクを適量（例えば１滴）だけ滴下させるインク滴下器や、インクを適量だけ吹き付けるインク噴射器や、インクを刷毛やフェルト材によって適量だけ塗布する塗布器を使用してもよい。あるいはインクペン２０１の代わりに、物体上にランダムパターンを形成するレーザ加工機を使用してもよい。

また本実施形態では、パターンを生成しその画像を撮像する毎に、個体識別子の抽出と登録装置への送信を行ったが、撮像した画像を一旦メモリ（ＲＡＭ等）に蓄積し、後刻に個体識別子の抽出と登録装置への送信を行うようにしてもよい。また本実施形態では、登録装置へ個体識別子を送信したが、それに代えて或いはそれに加えて、撮像したパターンの画像を登録装置へ送信するようにしてもよい。

[第３の実施形態]
本実施形態では、第１の実施形態に係る個体識別装置１００をより具体化した他の実施形態について説明する。

図１０を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置３００は、図３を参照して説明した第２の実施形態に係る個体識別装置２００のインクペン２０１が、第１のインクジェットノズル３３１、第１のインクジェット３３２、第１のインクカートリッジ３３３、第２のインクジェットノズル３４１、第２のインクジェット３４２、第２のインクカートリッジ３４３に置き換えられ、パターン撮像ユニット２０２がパターン撮像ユニット３５１に置き換えられている。その他、第２の実施形態に係る個体識別装置２００と同じ部材には同じ符号を付している。

第１のインクジェットノズル３３１と第２のインクジェットノズル３４１は、近接して配置されており、そのノズルは容器２０４の下面に向かって真下に延びている。蓋２０５が上から押下されていない図１０に示す状態のとき、第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１の先端は、可動ミラー２０８に接触しない位置（待機位置）にある。他方、蓋２０５が上から押下されている図１１に示す状態では、蓋２０５と一体で上下する第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１の先端は、可動ミラー２０８の一端を押し下げて、容器２０４の下面近傍まで達する位置（生成位置）にある。これらのノズルによって可動ミラー２０８の一端が押し下げられると、可動ミラー２０８の端部がリミットスイッチ２０９から離れ、リミットスイッチ２０９はオフ状態になる。またノズルの先端が容器２０４の下面近傍に達すると、図１１に示すように、固定板２１３がリミットスイッチ２１０に当接し、リミットスイッチ２１０がオン状態になる。

第１のインクカートリッジ３３３は、微小な粒を混入したインクを蓄えている。微小な粒としては、金属粉やガラス粉などの微粒子や、特許文献１および２に記載されるタガントなどが使用できる。微小な粒は、インクを構成する材料（当該微小な粒を除く）と反射特性が異なる粒であることが望ましい。また微小な粒は、インクに不均一に含有していることが望ましい。第１のインクジェット３３２は、図示しない信号線を通じてパターン撮像ユニット３５１から出力指令を受けると、第１のインクカートリッジ３３３から供給されるインクを所定の圧力で一定時間だけ第１のインクジェットノズル３３１の先端から外部に噴出させる。

他方、第２のインクカートリッジ３４３は、上述したような微小な粒が混入していないインクを蓄えている。例えば、第２のインクカートリッジ３４３は、黒等の単一色の通常のインクを蓄えている。第２のインクジェット３４２は、図示しない信号線を通じてパターン撮像ユニット３５１から出力指令を受けると、第２のインクカートリッジ３４３から供給されるインクを所定の圧力で一定時間だけ第２のインクジェットノズル３４１の先端から外部に噴出させる。

ここで、第１のインクジェットノズル３３１により描画する点のサイズは、第２のインクジェットノズル３４１により描画する点のサイズより十分に大きくなるように設定されている。例えば、単位時間当たりに噴出するインク量が第２のインクジェットノズル３４１に比べて第１のインクジェットノズル３３１の方が多くなるように、第１のインクジェット３３２および第２のインクジェット３４２がインクの流出量を調整するように構成されている。また、第１のインクジェットノズル３３１のノズル径が第２のインクジェットノズル３４１よりも大きくなっていてもよい。

図１２は、第１のインクジェットノズル３３１によって物体上に点を描画し、その直後にその点の上に第２のインクジェットノズル３４１によって小さな点を描画して得られるパターンを模式的に示している。図１２において、領域３６１が第１のインクジェットノズル３３１によって描画された点に相当し、領域３６２が第２のインクジェットノズル３４１によって描画された点に相当する。領域３６１は微小な粒（図では黒丸で表している）をランダムな位置に含有するが、領域３６２は含有していない。そのため、微小な粒を含有する領域３６１の形状が環状になっている。

次に、図１０乃至図１２を参照して個体識別装置３００の動作を説明する。

利用者は、個体識別装置３００を使って物体に個体識別のためのパターンを生成する場合、パターンを生成したい物体の上に、容器２０４の下面が接するように筐体２０３を載置する。このときの個体識別装置３００は図１０に示すような状態であり、リミットスイッチ２０９はオン状態、リミットスイッチ２１０はオフ状態になっている。

利用者が、物体上に載置した筐体２０３の蓋２０５を下方に押し下げていくと、図１０に示す状態から図１１に示す状態へと徐々に遷移していく。まず、蓋２０５が弾性体２１１の反発力に抗して下方に下がっていき、蓋２０５の動きに連動する第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１によって可動ミラー２０８の一端が押し下げられ、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態に変化する。利用者が、それ以上押し下げることができない位置まで蓋２０５をさらに押し下げると、固定板２１３がリミットスイッチ２１０に当接し、リミットスイッチ２１０がオフ状態からオン状態に変化する。この時点で、第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１の先端が容器２０４の下面近傍に達する。このため、第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１の先端からインクを噴出させることにより、物体上に図１２に示したようなパターンを描画することができる。

次に利用者が、蓋２０５を押し下げていた力を抜くと、弾性体２１１の反発力によって蓋２０５が元の位置に向かって上昇していく。その過程で、まず第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１の先端が上昇していき、リミットスイッチ２１０がオン状態からオフ状態へ変化する。蓋２０５がさらに上昇して図１０に示す状態にいたると、可動ミラー２０８が引っ張りバネ２０８ｂの力によって元の位置に復帰し、リミットスイッチ２０９がオフ状態からオン状態に変化する。

パターン撮像部３５１は、リミットスイッチ２０９、２１０の状態に基づいて、パターンの生成タイミング、生成したパターンを撮像するタイミングを検出する。例えば、パターン撮像部３５１は、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態へ変化し、その後にリミットスイッチ２１０がオフ状態からオン状態へ変化すると、即ち図１０の状態から図１１の状態へ遷移すると、第１のインクジェットノズル３３１および第２のインクジェットノズル３４１によるパターンの生成が可能なタイミングが到来したと判断し、第１のインクジェット３３２および第２のインクジェット３４２を制御してパターンを生成する。またパターン撮像部３５１は、パターンの生成後に、リミットスイッチ２０９がオフ状態からオン状態に変化すると、即ち図１１の状態から図１０の状態へ遷移すると、描画したパターンを撮像できるタイミングになったと判断し、内蔵するカメラにより撮像を行う。

次にパターン撮像ユニット３５１について詳細に説明する。

図１３はパターン撮像ユニット３５１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。この例のパターン撮像ユニット３５１は、カメラ３５１１と、ＭＰＵ３５１２と、ＲＯＭ３５１３と、ＲＡＭ３５１４と、インターフェイス回路３５１５と、通信回路３５１６と、それらを相互に接続するバス３５１７とから構成される。このうち、カメラ３５１１、ＲＯＭ３５１３、ＲＡＭ３５１４、および通信回路３５１６は、図６を参照して説明したカメラ２０２１、ＲＯＭ２０２３、ＲＡＭ２０２４、および通信回路２０２６と同様の機能を有する。インターフェイス回路２０２５は、図示しない信号線を通じてリミットスイッチ２０９、２１０、照明器２１４、第１のインクジェット３３２、第２のインクジェット３４２に接続されている。

図１４はＭＰＵ３５１２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１０乃至図１４を参照して、ＭＰＵ３５１２が実行する処理を説明する。

ＭＰＵ３５１２は、リミットスイッチ２０９の状態を、インターフェイス回路３５１５を通じて読み取り、オフ状態になったか否かを監視している（ステップＳ３０１）。前述したように個体識別装置３００は図１０に示した状態ではリミットスイッチ２０９はオン状態になっており、パターンを生成するために物体上に載置されて蓋２０５が下方に押し下げられると、第１および第２のインクジェットノズル３３１、３４１の先端によって可動ミラー２０８の一端が押し下げられ、リミットスイッチ２０９がオン状態からオフ状態に変化する。ＭＰＵ３５１５は、リミットスイッチ２０９がオフ状態に変化したことを検出すると、リミットスイッチ２１０がオン状態に変化したか否かを検出する（ステップＳ３０２）。

利用者が、それ以上押し下げることができない位置まで蓋２０５をさらに押し下げたことによって、リミットスイッチ２１０がオン状態になると、ＭＰＵ３５１５は、物体上へのパターンの生成が可能になったと判断し、パターンの生成を行う（ステップＳ３０３）。具体的には、ＭＰＵ３５１５は、最初に第１のインクジェット３３２に対して指令を出し、所定時間経過後に第２のインクジェット３４２に対して指令を出す。第１のインクジェット３３２は、指令に応答してインクカートリッジ３３３から供給されるインクを所定量だけ第１のインクジェットノズル３３１の先端から噴出させることにより、物体上に大きな点を描画する。また第２のインクジェット３４２は、指令に応答してインクカートリッジ３４３から供給されるインクを所定量だけ第２のインクジェットノズル３４１の先端から噴出させることにより、上記物体上に描かれた点内に小さな点を描画する。そして、ＭＰＵ３５１５は、リミットスイッチ２０９がオン状態に変化するのを監視する（ステップＳ３０４）。他方、ＭＰＵ３５１５は、リミットスイッチ２０９がオフ状態になった後、リミットスイッチ２１０がオン状態になる前にリミットスイッチ２０９がオン状態に復帰した場合には（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、下降中の蓋２０５が途中で上昇したと判断し、ステップＳ３０１の処理へと戻る。

次にＭＰＵ３５１５は、ステップＳ３０４においてリミットスイッチ２０９がオン状態になったことを検出すると、カメラ３５１１に対して撮像するように指令を出す（ステップＳ３０６）。カメラ３５１１は、この指令に応じて物体上に生成されたパターンの画像を撮像する。このときの個体識別装置３００の状態は図１０に示すようになっており、カメラ３５１１は、物体上に描かれた点の画像を可動ミラー２０８を通じて真上からの画像として撮像し、撮像して得た画像データをＲＡＭ３５１４の所定の領域に保存する。

次にＭＰＵ３５１２は、ＲＡＭ３５１４に保存された画像データを解析して、描画された点の画像から個体識別子を抽出する（ステップＳ３０７）。次に、ＭＰＵ３５１２は、抽出した個体識別子を、通信回路３５１６を通じて外部の登録装置（図示せず）へ送信する（ステップＳ３０８）。そして、ＭＰＵ３５１２は、次のパターンの生成と撮像に備えてステップＳ３０１の処理へと戻る。

このように本実施形態によれば、パターン撮像ユニット３５１は、第１および第２のインクジェットノズル３３１、３４１によって物体上にパターンが生成されたことを検出して撮像を行うため、パターンの生成と撮像との間に食い違いが生じるのを防ぐことができる。

また本実施形態によれば、微小な粒がランダムに分布する環状のパターンを物体上に生成することができる。また、図１２に示すような非対称パターンにすると、パターンの撮影時の向きが決定できるため、照合時における位置合わせや向きの推定が不要になり、照合処理の高速化が可能になる。

また本実施形態によれば、物体上に生成したパターンをその真上からの画像として撮像することができる。

また本実施形態によれば、撮像したパターンから個体識別子を抽出し、外部の登録装置へ送信することができる。

本実施形態では、可動ミラー２０８を使用したが、可動ミラー２０８を省略する構成にしてもよい。この場合、第２の実施形態の変形例を示す図８および図９と同様に、例えば、インクジェットノズル３３１およびインクジェットノズル３４１は、その先端が容器２０４の下面中央の上方に位置するように固定板２１３に斜めに取り付ける。また、パターン撮像ユニット２０２は、その内蔵するカメラの撮像方向が容器２０４の下面中央を向くように、容器２０４に固定する。このような構成によれば、可動ミラー２０８が省略されるため構成が簡易になる。

また、描画した点の画像にインクジェットノズル３３１およびインクジェットノズル３４１の一部が写っても支障がないならば、インクジェットノズル３３１およびインクジェットノズル３４１の先端が物体の近傍に位置している状態（例えば図１１の状態）で撮像を行うようにしてもよい。

本実施形態では、インクジェットを使用したが、インクジェットの代わりに、インクを適量（例えば１滴）だけ滴下させることができるインク滴下器や、インクを適量だけ吹き付けることができるインク噴射器や、インクを刷毛によって適量だけ塗布することができる塗布器を２組使用してもよい。あるいはインクジェットの代わりに、物体上に環状のランダムパターンを形成するレーザ加工機を使用してもよい。

また本実施形態では、パターンを生成しその画像を撮像する毎に、個体識別子の抽出と登録装置への送信を行ったが、撮像した画像を一旦メモリ（ＲＡＭ等）に蓄積し、後刻に個体識別子の抽出と登録装置への送信を行うようにしてもよい。また本実施形態では、登録装置へ個体識別子を送信したが、それに代えて或いはそれに加えて、撮像したパターンの画像を登録装置へ送信するようにしてもよい。

[第４の実施形態]
本実施形態では、第１の実施形態に係る個体識別装置１００をより具体化した他の実施形態について説明する。

図１５を参照すると、本発明の第４の実施形態に係る個体識別装置４００は、図３を参照して説明した第２の実施形態に係る個体識別装置２００のインクペン２０１が、スタンプ４０１に置き換えられ、パターン撮像ユニット２０２がパターン撮像ユニット４０２に置き換えられている。また、リミットスイッチ４０３が新たに設けられている。その他、第２の実施形態に係る個体識別装置２００と同じ部材には同じ符号を付している。

スタンプ４０１は、円柱状の心材４１３の一端側に、中空円柱の形状を有するフェルト材４１１を嵌め込んで固定し、またフェルト材４１１の上側の心材部分にインクタンク４１２を取り付けた構造を有しており、心材４１３の他端側を固定板２１３の下面に固定することにより、蓋２０３の動きに連動して上下動するように構成されている。また、パターン撮像ユニット４０２から延びるファイバースコープ４１４が心材４１３の上端の側面から下端まで貫通し、その先端部分に装着されたレンズによって取得された画像がパターン撮像ユニット４０２まで伝達されるようになっている。

インクタンク４１２は、微小な粒を混入したインクを蓄えている。微小な粒としては、金属粉やガラス粉などの微粒子や、特許文献１および２に記載されるタガントなどが使用できる。微小な粒は、インクを構成する材料（当該微小な粒を除く）と反射特性が異なる粒であることが望ましい。また微小な粒は、インクに不均一に含有していることが望ましい。インクタンク４３２に充填してあるインクは、毛細現象によりフェルト材４３１に常に染み込むようになっている。

蓋２０５が上から押下されていない図１５に示す状態のとき、フェルト材４１１の下面は、容器２０４の底面から離れた位置（待機位置）にある。また、この状態では、固定板２１３の上面がリミットスイッチ４０３に当接し、リミットスイッチ４０３はオン状態になっている。他方、蓋２０５が上から押下されている図１６に示す状態では、蓋２０５と一体で上下するフェルト材４１１の下面は、容器２０４の下面まで達する位置（生成位置）にある。その結果、容器２０４が物体上に載置されている場合、中空円柱のフェルト材４１１の下面から染み出るインクによって、物体上にパターンが生成される。前述したように、インクには微小は粒が不均一に混入しているため、描画されるパターンは、図１７に模式的に示すように、微小な粒（図では黒丸で表している）をランダムな位置に含有する環状のパターンになる。またフェルト材４１１の下面が物体の表面に接触するまで蓋２０５が降下すると、リミットスイッチ２１０がオフ状態からオン状態に変化する。

次に、図１５および図１６を参照して個体識別装置４００の動作を説明する。

利用者は、個体識別装置４００を使って物体に個体識別のためのパターンを生成する場合、パターンを生成したい物体の上に、容器２０４の下面が接するように筐体２０３を載置する。このときの個体識別装置４００は図１５に示すような状態であり、リミットスイッチ４０３はオン状態、リミットスイッチ２１０はオフ状態になっている。

利用者が、物体上に載置した筐体２０３の蓋２０５を下方に押し下げていくと、図１５に示す状態から図１６に示す状態へと徐々に遷移していく。そして、利用者が、それ以上押し下げることができない位置まで蓋２０５を押し下げると、蓋２０５と連動して下降するスタンプ４０１のフェルト材４１１の下面が物体に押し当てられ、物体上に環状のパターンが生成される。また、蓋２０５と連動して下降する固定板２１３がリミットスイッチ２１０に当接するため、リミットスイッチ２１０がオン状態に変化する。

次に利用者が、蓋２０５を押し下げていた力を抜くと、弾性体２１１の反発力によって蓋２０５が元の位置に向かって上昇していく。その過程で、まずリミットスイッチ２１０がオン状態からオフ状態へ変化する。蓋２０５がさらに上昇して図１５に示す状態にいたると、リミットスイッチ４０３がオフ状態からオン状態に変化する。

パターン撮像部４０２は、リミットスイッチ２１０、４０３の状態に基づいて、パターンの生成を検出し、また、生成したパターンを撮像するタイミングを検出する。例えば、パターン撮像部４０２は、リミットスイッチ４０３がオン状態からオフ状態へ変化し、その後にリミットスイッチ２１０がオフ状態からオン状態へ変化すると、即ち図１５の状態から図１６の状態へ遷移すると、スタンプ４０１によってパターンの生成が行われたと判断する。またパターン撮像部４０２は、パターンの生成後に、リミットスイッチ４０３がオフ状態からオン状態に変化すると、即ち図１６の状態から図１５の状態へ遷移すると、生成されたパターンを撮像できるタイミングになったと判断し、ファイバースコープ４１４を通じて内蔵するカメラにより、生成されたパターンの画像を撮像する。

次にパターン撮像ユニット４０２について詳細に説明する。

図１８はパターン撮像ユニット４０２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。この例のパターン撮像ユニット４０２は、カメラ４０２１と、ＭＰＵ４０２２と、ＲＯＭ４０２３と、ＲＡＭ４０２４と、インターフェイス回路４０２５と、通信回路４０２６と、それらを相互に接続するバス４０２７とから構成される。このうち、ＲＯＭ４０２３、ＲＡＭ４０２４、インターフェイス回路４０２５、通信回路４０２６、およびバス４０２７は、図６を参照して説明したＲＯＭ２０２３、ＲＡＭ２０２４、インターフェイス回路２０２５、通信回路２０２６、およびバス２０２７と同様の機能を有する。

カメラ４０２１は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを使用したカメラを使用することができる。カメラ４０２１にはファイバースコープ４１４が接続されており、ファイバースコープ４１４で取得した画像をカメラ４０２１で撮像する構造になっている。

図１９はＭＰＵ４０２２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１５乃至図１９を参照して、ＭＰＵ４０２２が実行する処理を説明する。

ＭＰＵ４０２２は、リミットスイッチ４０３の状態を、インターフェイス回路４０２５を通じて読み取り、オフ状態になったか否かを監視している（ステップＳ４０１）。前述したように個体識別装置４００は図１５に示した状態ではリミットスイッチ４０３はオン状態になっており、パターンを生成するために物体上に載置されて蓋２０５が下方に押し下げられると、固定板２１３が下降するためリミットスイッチ４０３がオン状態からオフ状態に変化する。ＭＰＵ４０２２は、リミットスイッチ４０３がオフ状態に変化したことを検出すると、リミットスイッチ２１０がオン状態に変化したか否かを検出する（ステップＳ４０２）。

利用者が、それ以上押し下げることができない位置まで蓋２０５をさらに押し下げたことによって、リミットスイッチ２１０がオン状態になると、ＭＰＵ４０２２は、容器２０４に内蔵されたスタンプ４０１のフェルト材４１１が物体の表面に押し付けられ、フェルト材４１１から流出するインクによって物体上にパターンが描画されたと判断し、次に、リミットスイッチ４０３がオン状態に変化するのを監視する（ステップＳ４０３）。他方、ＭＰＵ４０２２は、リミットスイッチ４０３がオフ状態になった後、リミットスイッチ２１０がオン状態になる前にリミットスイッチ４０３がオン状態に復帰した場合には（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、スタンプ４０１によって描画されることなく蓋２０５が元に戻されたと判断し、ステップＳ４０１の処理へと戻る。

次にＭＰＵ４０２２は、ステップＳ４０３においてリミットスイッチ４０３がオン状態になったことを検出すると、カメラ４０２１に対して撮像するように指令を出す（ステップＳ４０５）。カメラ４０２１は、この指令に応じてファイバースコープ４１４によって取得した画像を撮像する。なお、カメラ４０２１は照度が不足する場合には、インターフェイス回路４０２５を通じて照明器２１４を撮影時に一時的に点灯させる。撮影が行われる時点の個体識別装置４００の状態は図１５に示すようになっており、カメラ４０２１は、スタンプ４０１で物体上に描かれた図１７に示したような環状の画像を真上から撮像し、撮像して得た画像データをＲＡＭ４０２４の所定の領域に保存する。

次にＭＰＵ４０２２は、ＲＡＭ４０２４に保存された画像データを解析して、描画された環状の画像から個体識別子を抽出する（ステップＳ４０６）。次に、ＭＰＵ４０２２は、抽出した個体識別子を含むデータを、通信回路４０２６を通じて外部の登録装置（図示せず）へ送信する（ステップＳ４０７）。ＭＰＵ４０２２は、送信データにＲＯＭ４０２３やＲＡＭ４０２４に記憶された情報、例えば当該個体識別装置４００の識別情報や現在時刻等の属性情報を含めるようにしてもよい。そして、ＭＰＵ４０２２は、次の撮像に備えてステップＳ４０１の処理へと戻る。

このように本実施形態によれば、パターン撮像ユニット４０２は、スタンプ４０１によって物体上にパターンが生成されたことを検出して撮像を行うため、パターンの生成と撮像との間に食い違いが生じるのを防ぐことができる。

また本実施形態によれば、物体上に環状のパターンを生成することができる。

また本実施形態によれば、物体上に生成したパターンをその真上から撮像することができる。

また本実施形態によれば、撮像したパターンから個体識別子を抽出し、外部の登録装置へ送信することができる。

本実施形態では、環状のパターンを生成するようにしたが、スタンプ４０１のフェルト材４１１の下面の形状を変更することにより、環状以外の形状のパターンを生成することができる。図２０は環状以外の形状のパターン例を示す。図２０に示す例は三日月型のパターンである。その他、図示していないが、重心からずれた位置に穴等を有する矩形型のパターン、環状の一部に切欠きを有するパターン、環状のパターンに所定形状のパターン（文字等）を切欠きによって形成したパターンなどが考えられる。これらのような非対称パターンにすると、パターンの撮影時の向きが決定できるため、照合時における位置合わせや向きの推定が不要になり、照合処理の高速化が可能になる。

また本実施形態では、フェルト材４１１を使用したが、物体に押し当てることでインクによるパターンを形成できる部材であればフェルト材に限定されず、スポンジや布等を使用してもよい。また本実施形態では、ファイバースコープを使用したが、ファイバースコープは必須ではない。第１乃至第３の実施形態のように撮像させる構成としてもよく、その場合、シャチハタを使って本発明を実現することができる。

また本実施形態では、パターンを生成しその画像を撮像する毎に、個体識別子の抽出と登録装置への送信を行ったが、撮像した画像を一旦メモリ（ＲＡＭ等）に蓄積し、後刻に個体識別子の抽出と登録装置への送信を行うようにしてもよい。また本実施形態では、登録装置へ個体識別子を送信したが、それに代えて或いはそれに加えて、撮像したパターンの画像を登録装置へ送信するようにしてもよい。

[第５の実施形態]
本実施形態では、本発明の個体識別装置を有する工具の実施形態について説明する。具体的には、本実施形態は、設定トルク値で締付を行った締結部材に個体識別のためのパターンを生成すると共に当該パターンを撮像する機能を有するトルクレンチに関する。

図２１を参照すると、本発明の第５の実施形態に係るトルクレンチ５００は、設定トルクに達した際、トルクレンチ本体５０８内に設けたトグル機構５０６の動作によるヘッド５０９の首振りの変位を利用し、機械的なリンク機構５０７を介し、ヘッド５０９に取り付けた角ドライブ５０１の下面中央部からピン５０２を所定量だけ突出させる構造を有している。このトルクレンチ５００を使用してボルト５０３の締付を行う場合、個体識別装置５０４を挿入したディープソケット５０５を角ドライブ５０１に取り付ける。個体識別装置５０４は、蓋２０５がピン５０２側に位置するようにディープソケット５０５内に挿入しておく。このとき、個体識別装置５０４がディープソケット５０５から抜け落ちないように、ディープソケット５０５の内径に段差を設けるか、ピン５０２の先端と蓋２０５とを結合しておいてよい。

図２２は、ボルト５０３の締付を開始する時点のトルクレンチ５００の状態を示しており、ピン５０２と個体識別装置５０４の蓋２０５とが接触し、また個体識別装置５０４の容器２０４の下面がボルト５０３の頭部に接触している。この個体識別装置５０４の状態は、第２乃至第４の実施形態における図３、図１０、図１５に示す状態に相当する。このような状態で作業者がトルクレンチへ加重を加えてボルト５０３の締め付けを行う。

トルクレンチ５００は、設定されたトルクに達すると、前述したようにピン５０２が所定量だけ下方に突出する。図２３は、設定トルクに達した時点のトルクレンチ５００の状態を示しており、突出した作動ピン５０２により押されて個体識別装置５０４の蓋２０５が押し下げられている。この状態は、第２乃至第４の実施形態における図４、図１１、図１６に示す状態に相当する。その結果、ボルト５０３の頭部の上面に個体識別のためのパターンが生成される。例えば個体識別装置５０４として第２の実施形態の個体識別装置２００を使用した場合には、インクペン２０１によって微小な粒をランダムに有する点状のパターンがボルト５０３の頭部に生成される。また、例えば個体識別装置５０４として第３の実施形態の個体識別装置３００を使用した場合には、第１および第２のインクジェットノズル３３１、３４１によって微小な粒をランダムに有する環状のパターンがボルト５０３の頭部に生成される。さらに、例えば個体識別装置５０４として第４の実施形態の個体識別装置４００を使用した場合には、フェルト材４１１によって微小な粒をランダムに有する環状のパターンがボルト５０３の頭部に生成される。

ボルト５０３の締付が終了し、作業者がトルクレンチへの加重をやめるとトグル機構５０６が開放され、リンク機構５０７が作動位置から初期位置に戻ってピン５０２が初期位置まで後退し、それに応じて個体識別装置５０４の蓋２０５が弾性体２１１の反発力により初期の位置に復帰する。この状態は、第２乃至第４の実施形態における図３、図１０、図１５に示す状態に復帰したことに相当する。その復帰のタイミングで、個体識別装置５０４のパターン撮像ユニットによってボルト５０３の頭部に生成されたパターンの画像が撮像される。また、その後、個体識別装置５０４のパターン撮像ユニットによって、上記撮像されたパターンの画像から個体識別子が抽出され、図示しない登録装置へ送信される。

このように本実施形態によれば、設定トルク値で締付を行った締結部材に個体識別のためのパターンを生成し、そして、生成したパターンの画像を撮像することができる。

[第６の実施形態]
本実施形態では、本発明の個体識別装置を有するロボットハンドの実施形態について説明する。具体的には、組み付けやピッキングなどの作業を行った対象物に対して個体識別のためのパターンを生成すると共に生成したパターンを撮像する機能を有するロボットハンドに関する。

図２４を参照すると、本発明の第６の実施形態に係るロボットハンド６００は、基部６０５上に対向配置された一対のフィンガー部６０１、６０２を有している。ロボットハンド６００は、この一対のフィンガー部６０１、６０２で対象物６１１をその側方から挟み込むことによって、対象物６１１を把持することができる。またロボットハンド６００は、フィンガー部６０１とフィンガー部６０２との間の基部６０５上に突出量を調整可能なピン６０３を有する。そして、このピン６０３に個体識別装置６０４が装着されている。個体識別装置６０４は、その蓋２０５がピン６０３に対向するようにピン６０３に装着される。

図２４は、ピン６０３の突出量が最小値であるときの状態を示している。この状態では、個体識別装置６０４の容器２０４の下面と対象物６１１との間に十分な空間が確保されている。他方、図２５は、ピン６０３の突出量が中間値であるときの状態を示している。この状態では、個体識別装置６０４の容器２０４の下面が対象物６１１に接触している。この個体識別装置６０４の状態は、第２乃至第４の実施形態における図３、図１０、図１５に示す状態に相当する。また、図２６は、ピン６０３の突出量が最大値であるときの状態を示している。この状態では、個体識別装置６０４の容器２０４の下面が対象物６１１に当接した状態でさらに蓋２０５が所定量押し下げられている。この状態は、第２乃至第４の実施形態における図４、図１１、図１６に示す状態に相当する。その結果、対象物６１１に個体識別のためのパターンが生成される。例えば個体識別装置６０４として第２の実施形態の個体識別装置２００を使用した場合には、インクペン２０１によって微小な粒をランダムに有する点状のパターンが対象物６１１に生成される。また、例えば個体識別装置６０４として第３の実施形態の個体識別装置３００を使用した場合には、第１および第２のインクジェットノズル３３１、３４１によって微小な粒をランダムに有する環状のパターンが対象物６１１に生成される。さらに、例えば個体識別装置６０４として第４の実施形態の個体識別装置４００を使用した場合には、フェルト材４１１によって微小な粒をランダムに有する環状のパターンが対象物６１１に生成される。

図２６に示す状態からピン６０３の突出量を中間値に戻すと、図２５に示す状態になる。即ち、個体識別装置６０４の容器２０４の下面が対象物６１１に接したまま、蓋２０５が弾性体２１１の反発力により初期の位置に復帰する状態になる。この状態は、第２乃至第４の実施形態における図３、図１０、図１５に示す状態に復帰したことに相当する。その復帰のタイミングで、個体識別装置６０４のパターン撮像ユニットによって対象物６１１に生成されたパターンの画像が撮像される。また、その後、個体識別装置６０４のパターン撮像ユニットによって、上記撮像されたパターンの画像から個体識別子が抽出され、図示しない登録装置へ送信される。

図２７は、本実施形態のロボットハンド６００を有する多関節ロボット６２０によってピッキング作業を行う例を示している。ロボット６２０は、棚等に格納されている対象物群から特定の種類の対象物を特定の数だけ箱６３０に箱詰めする作業を行っている。図２７は、第１の種類の対象物６１１−１を１個、第２の種類の対象物６１１−２を１個、それぞれ箱６３０に収納し終えた状態を示している。箱６３０に収納された対象物６１１−１、６１１−２の上面には個体識別のためのパターン６４１、６４２が生成されている。対象物６１１−１上のパターン６４１は、ロボット６２０が当該対象物６１１−１を箱６３０に納めた際に、ロボットハンド６００に装着されている個体識別装置６０４により生成したパターンである。同様に、対象物６１１−２上のパターン６４２は、ロボット６２０が当該対象物６１１−２を箱６３０に納めた際に生成したパターンである。

このようにロボット６２０は、本実施形態に係るロボットハンド６００を使用することにより、ピッキング作業を終えた対象物６１１に対して個体識別のためのパターンを生成でき、また生成したパターンの画像を撮像することができる。

[第７の実施形態]
図２８を参照すると、本発明の第７の実施形態に係る個体識別装置７００は、Ｗｉ−ｆｉ等のネットワークを通じて登録装置７０１に接続されている。また登録装置７０１には磁気ディスク装置等の記憶装置７０２が接続されている。

個体識別装置７００は、本発明の第２乃至第６の実施形態に係る個体識別装置２００〜６００と同様の機能を有する。

登録装置７０１は、個体識別装置７００からネットワークを通じて送信された個体識別子と属性情報とを含むデータを受信し、記憶装置７０２に保存する機能を有する。

図２７は記憶装置７０２に保存されているデータの例を示す。この例では、記憶装置７０２は、物体の個体識別子とその物体の１以上の属性値とを有するデータが記憶されている。例えば、物体が工業製品や商品パッケージなどの場合、型番、製造ロット番号、当該物体の作業に使用したトルクレンチ等の工具やロボット等の番号などが属性値の例である。また個体識別子は、Ｎ（≧２）次元のベクトルとしているが、そのデータ構造は任意である。

本実施形態では、個体識別装置７００から登録装置７０１へ物体の個体識別子とその物体の属性値とを有するデータを送信したが、他の実施形態として、個体識別装置７００から登録装置７０１へ物体上に生成したパターンの画像データとその物体の属性値とを有するデータを送信するようにしてもよい。その場合、登録装置７０１は、受信したパターンの画像データから個体識別子を抽出し、その抽出した個体識別子と受信した属性値とを有するデータを記憶装置７０２に保存する。

また本実施形態では、個体識別装置７００の外部に登録装置７０１を設けたが、他の実施形態として、登録装置７０１の機能を個体識別装置７００に設けるようにしてもよい。

[第８の実施形態]
図３０を参照すると、本発明の第７の実施形態に係る識別照合装置８００は、物体８１０の識別・照合を行う機能を有する。

物体８１０は、工業製品や商品パッケージなど、識別・照合の対象となる物体である。物体８１０の何れかの面上には、パターン８１１が形成されている。このパターン８１１は、本発明の第１乃至第６の実施形態の何れかの個体識別装置によって物体８１０上に形成されたパターンに相当する。

識別照合装置８００は、パターン撮像部８０１と判定部８０２とを有する。

パターン撮像部８０１は、物体８１０上に形成されたパターン８１０の画像を取得し、その画像から個体識別子を抽出する機能を有する。このパターン撮像部８０１は、例えば、本発明の第２乃至第７の識別照合装置におけるパターン撮像ユニットと同様の機能を有する。

判定部８０２は、パターン撮像部８０１により抽出された個体識別子と記憶装置８２０に記憶されている登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて、物体の識別・照合の判定を行う機能を有する。記憶装置８２０には、例えば、第７の実施形態に係る登録装置７０１により、登録済みの物体の個体識別子とその属性値とを有するデータが予め記憶されている。

識別照合装置８００は、例えば図３１に示すように、１以上のマイクロプロセッサ等の演算処理部８４１と、メモリやハードディスク等の記憶部８４２と、カメラ８４３とを有する情報処理装置８４０と、プログラム８４４とで実現することができる。情報処理装置８４０は、例えばスマートフォンであってよい。プログラム８４４は、情報処理装置８４０の立ち上げ時等に外部のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からメモリに読み込まれ、演算処理部８４１の動作を制御することにより、演算処理部８４１上に、パターン撮像部８０１、判定部８０２といった機能的手段を実現する。

図３２は識別照合装置８００を用いて実行する識別照合方法の手順を示すフローチャートである。以下、図３０及び図３２を参照して本実施形態に係る識別照合方法について説明する。

まず、識別照合装置８００のパターン撮像部８０１は、物体８１０上に形成されたパターン８１１の画像を取得する（ステップＳ８０１）。そして、パターン撮像部８０１は、取得したパターン８１１の画像から、物体８１０の個体識別子を抽出する（ステップＳ８０２）。

次に、識別照合装置８００の判定部８０２は、上記抽出された物体８１０の個体識別子と記憶部８２０に記憶されている登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて、物体の識別・判定を行う（ステップＳ８０３）。判定部８０２は、例えば、個体識別子がＮ次元のベクトルである場合、物体８１０の個体識別子と登録済みの物体の個体識別子のベクトル間の類似度（あるいは距離）を算出し、類似度が閾値以上であれば（距離が閾値以下であれば）、２つの個体識別子は同一と判定し、それ以外は同一でないと判定する。判定部８０２は、物体８１０の個体識別子と同一の登録済みの物体の個体識別子が発見されるか、または、全ての登録済みの物体の個体識別子との比較を終えるか、何れか早く成立した方を条件として、物体の識別・判定処理の繰り返しを終了する。そして、判定部８０２は、判定結果８３０を出力する。判定結果８３０は、識別・照合の成功の有無を表すものであってよい。また判定結果８３０は、成功の場合、同一と判定した登録済みの物体の個体識別子に対応して記憶部８２０に記憶されている物体の属性値を有していてよい。

以上、本発明を幾つかの実施形態を挙げて説明したが、本発明は以上の実施形態にのみ限定されず、その他、各種の付加変更が可能である。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

なお、本発明は、日本国にて２０１５年８月３１日に特許出願された特願２０１５−１７０１１４の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願に記載された内容は、全て本明細書に含まれるものとする。

本発明は、工業製品や商品等の物体の同一性を識別したり、照合したりする分野に利用できる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
物体上にパターンを生成する生成部と、
前記パターンの生成を検出し、前記生成されたパターンを撮像する撮像部と、
を備える個体識別装置。
［付記２］
前記生成部は、待機位置から前記パターンの生成を行う生成位置まで移動可能に構成され、
前記撮像部は、前記生成部が前記待機位置から前記生成位置まで移動したことを検出することにより前記パターンの生成を検出する、
付記１に記載の個体識別装置。
［付記３］
前記撮像部は、前記生成部が前記生成位置から前記待機位置に移動したタイミングで撮像を行う、
付記２に記載の個体識別装置。
［付記４］
前記生成部の移動経路の途中に設けられ、前記生成部によって生成された前記パターンの画像を前記撮像部に案内する可動ミラーを有する、
付記１乃至３の何れかに記載の個体識別装置。
［付記５］
前記生成部の近傍から前記生成部によって生成された前記パターンの画像を取り込んで前記撮像部まで案内するファイバースコープを有する、
付記１乃至３に何れかに記載の個体識別装置。
［付記６］
前記生成部は、微小な粒を含む液体を前記物体に付与することにより前記パターンを生成する、
付記１乃至５の何れかに記載の個体識別装置。
［付記７］
前記生成部は、ペンである、
付記１乃至６の何れかに記載の個体識別装置。
［付記８］
前記生成部は、液状のインク粒子を噴き付ける手段である、
付記１乃至６の何れかに記載の個体識別装置。
［付記９］
前記液状のインク粒子を噴き付ける手段は、インクジェットである、
付記８に記載の個体識別装置。
［付記１０］
前記インクジェットは、微小な粒を含むインクを前記物体に吹き付けることにより円形状の第１のパターンを生成する第１のインクジェットと、前記微小な粒を含まないインクを噴きつけることにより前記第１のパターンより小さな円形状の第２のパターンを前記第１のパターン上に生成する第２のインクジェットとを有する、
付記９に記載の個体識別装置。
［付記１１］
前記生成部は、スタンプである、
付記１乃至６の何れかに記載の個体識別装置。
［付記１２］
前記スタンプによって前記物体上に形成される前記パターンの形状は環状である、
付記１１に記載の個体識別装置。
［付記１３］
前記生成部は、前記物体上にランダムパターンを生成するレーザ加工機である、
付記１乃至５の何れかに記載の個体識別装置。
［付記１４］
前記撮像部は、前記撮像して得た前記パターンの画像から、前記粒の分布に依存する特徴量を前記物体の個体識別子として抽出する、
付記１乃至１３の何れかに記載の個体識別装置。
［付記１５］
前記個体識別子を前記物体の属性情報に関連付けて記憶装置に記録する登録部を有する、
付記１４に記載の個体識別装置。
［付記１６］
付記１乃至１５の何れかに記載の個体識別装置を有し、設定トルク値で締付を行った締結部材上に前記個体識別装置によって個体識別のためのパターンを生成すると共に当該生成したパターンを撮像する工具。
［付記１７］
付記１乃至１５の何れかに記載の個体識別装置を有し、作業を行った対象物上に前記個体識別装置によって個体識別のためのパターンを生成すると共に当該生成したパターンを撮像するロボットハンド。
［付記１８］
付記１４に記載の個体識別装置によって抽出された個体識別子を用いて識別を行う識別装置。
［付記１９］
付記１４に記載の個体識別装置によって抽出された個体識別子を用いて照合を行う照合装置。
［付記２０］
生成部と撮像部とを有する装置が実行する個体識別方法であって、
前記生成部が、物体上にパターンを生成し、
前記撮像部が、前記パターンの生成を検出し、前記生成されたパターンを撮像する、
個体識別方法。
［付記２１］
前記パターンの生成では、前記生成部が、待機位置から前記パターンの生成を行う生成位置まで移動し、
前記パターンの生成の検出では、前記撮像部が、前記待機位置から前記生成位置まで前記生成部が移動したことを検出することにより、前記パターンの生成を検出する、
付記２０に記載の個体識別方法。
［付記２２］
前記パターンの撮像では、前記生成部が、前記生成位置から前記待機位置に前記生成部が移動したタイミングで撮像を行う、
付記２１に記載の個体識別方法。
［付記２３］
前記パターンの生成では、微小な粒を含む液体を前記物体に付与することにより前記パターンを生成する、
付記２０乃至２２の何れかに記載の個体識別方法。
［付記２４］
前記パターンの生成では、レーザ加工機により前記物体上にランダムパターンを生成することにより前記パターンを生成する、
付記２０乃至２２の何れかに記載の個体識別方法。
［付記２５］
前記撮像部が、前記撮像して得た前記パターンの画像から、前記粒の分布に依存する特徴量を前記物体の個体識別子として抽出する、
付記２０乃至２４の何れかに記載の個体識別方法
［付記２６］
前記個体識別装置は登録部を有し、
前記登録部が、前記個体識別子を前記物体の属性情報に関連付けて記憶装置に記録する、
付記２５に記載の個体識別方法。
［付記２７］
付記２５に記載の個体識別方法によって抽出された個体識別子を用いて識別を行う識別方法。
［付記２８］
付記２５に記載の個体識別方法によって抽出された個体識別子を用いて照合を行う照合方法。

１００…個体識別装置
１０１…パターン生成部
１０２…パターン撮像部
１１０…物体
１１１…パターン
２００…個体識別装置
２０１…ペン
２０２…パターン撮像ユニット
２０３…筐体
２０４…容器
２０５…蓋
２０６…明かり取り用の窓
２０８…可動ミラー
２０８ａ…軸
２０８ｂ…引っ張りバネ
２０９…リミットスイッチ
２１０…リミットスイッチ
２１１…弾性体
２１２…連結材
２１３…固定板
２１４…照明器
２１５…リミットスイッチ
３００…個体識別装置
３３１…第１のインクジェットノズル
３３２…第１のインクジェット
３３３…第１の第１のインクカートリッジ
３４１…第２のインクジェットノズル
３４２…第２のインクジェット
３４３…第２の第１のインクカートリッジ
３５２…パターン撮像ユニット
４００…個体識別装置
４０２…パターン撮像ユニット
４０３…リミットスイッチ
４１１…フェルト材
４１２…インクタンク
４１３…心材
４１４…ファイバースコープ
５００…トルクレンチ
５０１…角ドライブ
５０２…ピン
５０３…ボルト
５０４…個体識別装置
５０５…ディープソケット
５０６…トグル機構
５０７…リンク機構
５０８…トルクレンチ本体
５０９…ヘッド
６００…ロボットハンド
６０１…フィンガー部
６０２…フィンガー部
６０３…ピン
６０４…個体識別装置
６０５…基部
６１１…対象物
６２０…多関節ロボット
６３０…箱
６４１…パターン
６４２…パターン
７００…個体識別装置
７０１…登録装置
７０２…記憶装置
８００…識別照合装置
８０１…パターン撮像部
８０２…判定部
８１０…物体
８１１…パターン
８２０…記憶装置
８３０…判定結果
８４０…情報処理装置
８４１…演算処理部
８４２…記憶部
８４３…カメラ
８４４…プログラム

Claims (10)

1. 物体上にパターンを生成する生成部と、
   前記パターンの生成を検出し、前記生成されたパターンを撮像する撮像部と、
   前記生成部および前記撮像部を収納し、下面に開口を有する筐体と、
   を備え、
   前記生成部は、待機位置と生成位置との間で進退自在に構成され、前記筐体の下面が前記物体に接するように前記物体上に載置された状態で前記待機位置から前記生成位置まで移動したときに前記開口を通して前記物体上に前記パターンを生成し、
   前記筐体は、前記生成部が前記生成位置に位置していることを検知する第１の検知手段を備え、
   前記撮像部は、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記パターンの生成を検知し、前記開口を通して前記物体上の前記パターンを撮像し、
   前記筐体は、前記生成部が前記待機位置に位置していることを検知する第２の検知手段を備え、
   前記撮像部は、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記パターンの生成を検知した後、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて、前記生成部が前記生成位置から前記待機位置に移動したタイミングで撮像を行う、
   個体識別装置。
2. 前記生成部の移動経路の途中に設けられ、前記生成部によって生成された前記パターンの画像を前記撮像部に案内する可動ミラーを有する、
   請求項１に記載の個体識別装置。
3. 前記生成部の近傍から前記生成部によって生成された前記パターンの画像を取り込んで前記撮像部まで案内するファイバースコープを有する、
   請求項１に記載の個体識別装置。
4. 前記生成部は、第１のインクジェットと第２のインクジェットとを含み、
   前記第１のインクジェットは、微小な粒を含むインクを前記物体に吹き付けることにより円形状の第１のパターンを生成するように構成され、
   前記第２のインクジェットは、前記微小な粒を含まないインクを噴きつけることにより前記第１のパターンより小さな円形状の第２のパターンを前記第１のパターン上に生成するように構成されている、
   請求項１乃至３の何れかに記載の個体識別装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の個体識別装置を有し、設定トルク値で締付を行った締結部材上に前記個体識別装置によって個体識別のためのパターンを生成すると共に当該生成したパターンを撮像する工具。
6. 請求項１乃至４の何れかに記載の個体識別装置を有し、作業を行った対象物上に前記個体識別装置によって個体識別のためのパターンを生成すると共に当該生成したパターンを撮像するロボットハンド。
7. 請求項１乃至４の何れかに記載の個体識別装置を有し、前記撮像して得た前記パターンの画像の特徴量を前記物体の個体識別子として抽出し、前記個体識別子を用いて識別を行う識別装置。
8. 物体上にパターンを生成する生成部と、前記パターンの生成を検出し、前記生成されたパターンを撮像する撮像部と、前記生成部および前記撮像部を収納し、下面に開口を有する筐体と、を備えた個体識別装置が実行する個体識別方法であって、
   前記生成部は、待機位置と生成位置との間で進退自在に構成され、前記筐体の下面が前記物体に接するように前記物体上に載置された状態で前記待機位置から前記生成位置まで移動したときに前記開口を通して前記物体上に前記パターンを生成し、
   前記筐体は、前記生成部が前記待機位置から前記生成位置まで移動したことを検知する第１の検知手段を備え、
   前記撮像部は、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記パターンの生成を検知し、前記開口を通して前記物体上の前記パターンを撮像し、
   前記筐体は、前記生成部が前記待機位置に位置していることを検知する第２の検知手段を備え、
   前記撮像部は、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記パターンの生成を検知した後、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて、前記生成部が前記生成位置から前記待機位置に移動したタイミングで撮像を行う、
   個体識別方法。
9. 請求項８に記載の個体識別方法によって撮像されたパターンの画像の特徴量を前記物体の個体識別子として抽出し、前記個体識別子を用いて識別を行う識別方法。
10. 請求項８に記載の個体識別方法によって撮像されたパターンの画像の特徴量を前記物体の個体識別子として抽出し、前記個体識別子を用いて照合を行う照合方法。

Images