JPH09218910A - マーキング読み取り方法及び装置 - Google Patents
マーキング読み取り方法及び装置Info
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- JPH09218910A JPH09218910A JP8022814A JP2281496A JPH09218910A JP H09218910 A JPH09218910 A JP H09218910A JP 8022814 A JP8022814 A JP 8022814A JP 2281496 A JP2281496 A JP 2281496A JP H09218910 A JPH09218910 A JP H09218910A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】金属製の対象部材に、レーザー等を照射して施
された、表面粗さの相違によるマーキングを、遠隔で読
み取る方法および装置を提供することにある。他の目的
は、このようなマーキングの読み取りを高い精度と信頼
性で容易に行う。 【解決手段】表面2aが滑らかな領域とこれよりも表面
2aが粗い領域とによりパターンに構成されているマー
キング3が表面に予じめ施されている金属製の対象部材
2に照射光を照射する投光器4a,4bと、この照射光
のマーキング3による拡散反射光を、対象部材2のマー
キング3が施された面分と照射光の進行方向とにより決
定される正反射の方向から外れた方向から採取する採取
用光学系5と、この採取された拡散反射光を検出するC
CDイメージセンサー6と、このCCDイメージセンサ
ー6により検出したマーキング3の滑らかな領域からの
拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反射光の
検出光量との相違に基づいてマーキング3を読み取るデ
ータ処理装置7と、を具備している。
された、表面粗さの相違によるマーキングを、遠隔で読
み取る方法および装置を提供することにある。他の目的
は、このようなマーキングの読み取りを高い精度と信頼
性で容易に行う。 【解決手段】表面2aが滑らかな領域とこれよりも表面
2aが粗い領域とによりパターンに構成されているマー
キング3が表面に予じめ施されている金属製の対象部材
2に照射光を照射する投光器4a,4bと、この照射光
のマーキング3による拡散反射光を、対象部材2のマー
キング3が施された面分と照射光の進行方向とにより決
定される正反射の方向から外れた方向から採取する採取
用光学系5と、この採取された拡散反射光を検出するC
CDイメージセンサー6と、このCCDイメージセンサ
ー6により検出したマーキング3の滑らかな領域からの
拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反射光の
検出光量との相違に基づいてマーキング3を読み取るデ
ータ処理装置7と、を具備している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば放射化され
た原子炉の構成部材等人の接近が困難な対象物を遠隔
(離間)で識別するために、対象物にマーキングを付与
し、これを読み取る技術に係わり、特に、金属製部材の
表面に施された表面粗さの相違によるマーキングを読み
取る方法と、その方法に直接使用する装置に関する。
た原子炉の構成部材等人の接近が困難な対象物を遠隔
(離間)で識別するために、対象物にマーキングを付与
し、これを読み取る技術に係わり、特に、金属製部材の
表面に施された表面粗さの相違によるマーキングを読み
取る方法と、その方法に直接使用する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】軽水型原子炉は加圧水型原子炉と沸騰水
型原子炉に大別される。これらの原子炉には、高温高圧
環境下において十分な耐食性を有する材料、例えばオー
ステナイトステンレス鋼、ニッケル基合金あるいはジル
コニウム合金等で構成された多種多様な構成部材が多数
使用されている。
型原子炉に大別される。これらの原子炉には、高温高圧
環境下において十分な耐食性を有する材料、例えばオー
ステナイトステンレス鋼、ニッケル基合金あるいはジル
コニウム合金等で構成された多種多様な構成部材が多数
使用されている。
【0003】これらの材料により原子炉を建設したり、
原子炉の構成部材を製作する際、また、原子力発電プラ
ントの運転開始後に原子炉の点検あるいは原子炉の構成
部材の補修・交換を行う際などには、個々の構成部材を
正確に識別する必要性が生じる。
原子炉の構成部材を製作する際、また、原子力発電プラ
ントの運転開始後に原子炉の点検あるいは原子炉の構成
部材の補修・交換を行う際などには、個々の構成部材を
正確に識別する必要性が生じる。
【0004】例えば構成部材が放射能を有していたり、
原子炉内に設置された状態で識別を行う必要がある場合
などには、作業員の被曝低減のために識別は遠隔(離
間)で行うことが要求される。
原子炉内に設置された状態で識別を行う必要がある場合
などには、作業員の被曝低減のために識別は遠隔(離
間)で行うことが要求される。
【0005】しかし、カメラ等を使用して遠隔から対象
部材の外観をモニターし、形状認識だけで識別する方法
では、原子炉内は外観上類似した構成部材が多数用いら
れていたり、炉内に設置された状態のため一部しかモニ
ターできない場合などには正確な識別が困難な場合があ
る。このため、原子炉の構成部材の一部に直接マーキン
グを施し、これを遠隔で読み取ることにより、構成部材
を識別する方法が採用されている。
部材の外観をモニターし、形状認識だけで識別する方法
では、原子炉内は外観上類似した構成部材が多数用いら
れていたり、炉内に設置された状態のため一部しかモニ
ターできない場合などには正確な識別が困難な場合があ
る。このため、原子炉の構成部材の一部に直接マーキン
グを施し、これを遠隔で読み取ることにより、構成部材
を識別する方法が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、構成部材に
マーキングを施す際には、原子炉の構成部材に要求され
る高い耐食性を損なわないことが必要である。このよう
なマーキング施工技術としては、表面粗さの相違による
マーキングをレーザー等の使用により対象部材の表面に
施す方法が開発されている。しかし、このマーキングを
遠隔で読み取る方法や装置についてはまだ知られていな
い。
マーキングを施す際には、原子炉の構成部材に要求され
る高い耐食性を損なわないことが必要である。このよう
なマーキング施工技術としては、表面粗さの相違による
マーキングをレーザー等の使用により対象部材の表面に
施す方法が開発されている。しかし、このマーキングを
遠隔で読み取る方法や装置についてはまだ知られていな
い。
【0007】そこで、本発明の目的は、金属製の対象部
材に、レーザー等を照射して施された、表面粗さの相違
によるマーキングを、遠隔で読み取る方法および装置を
提供することにある。
材に、レーザー等を照射して施された、表面粗さの相違
によるマーキングを、遠隔で読み取る方法および装置を
提供することにある。
【0008】他の目的は、このようなマーキングの読み
取りを高い精度と信頼性で容易に行うことができるマー
キング読み取り方法および装置を提供することにある。
取りを高い精度と信頼性で容易に行うことができるマー
キング読み取り方法および装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は金属等の表面の
光拡散性は表面の粗さと相関があることに着目してなさ
れたものであり、請求項1記載のマーキング読み取り方
法は、表面が滑らかな領域とこれよりも表面が粗い領域
とによりパターンに構成されているマーキングが表面に
予じめ施されている金属製の対象部材に照射光を照射
し、この照射光の上記マーキングからの拡散反射光を、
上記対象部材のマーキングが施された面分と上記照射光
の進行方向とにより決定される正反射の方向から外れた
方向から採取し、上記マーキングの滑らかな領域からの
拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反射光の
検出光量との相違に基づいて上記マーキングを読み取る
ことを特徴とする。
光拡散性は表面の粗さと相関があることに着目してなさ
れたものであり、請求項1記載のマーキング読み取り方
法は、表面が滑らかな領域とこれよりも表面が粗い領域
とによりパターンに構成されているマーキングが表面に
予じめ施されている金属製の対象部材に照射光を照射
し、この照射光の上記マーキングからの拡散反射光を、
上記対象部材のマーキングが施された面分と上記照射光
の進行方向とにより決定される正反射の方向から外れた
方向から採取し、上記マーキングの滑らかな領域からの
拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反射光の
検出光量との相違に基づいて上記マーキングを読み取る
ことを特徴とする。
【0010】請求項2記載のマーキング読み取り装置
は、表面が滑らかな領域とこれよりも表面が粗い領域と
によりパターンに構成されているマーキングが表面に予
じめ施されている金属製の対象部材に照射光を照射する
投光器と、この照射光の上記マーキングによる拡散反射
光を、上記対象部材のマーキングが施された面分と上記
照射光の進行方向とにより決定される正反射の方向から
外れた方向から採取する採取用光学系と、この採取され
た拡散反射光を検出する受光センサーと、この受光セン
サーにより検出した上記マーキングの滑らかな領域から
の拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反射光
の検出光量との相違に基づいて上記マーキングを読み取
る読み取り手段と、を具備していることを特徴とする。
は、表面が滑らかな領域とこれよりも表面が粗い領域と
によりパターンに構成されているマーキングが表面に予
じめ施されている金属製の対象部材に照射光を照射する
投光器と、この照射光の上記マーキングによる拡散反射
光を、上記対象部材のマーキングが施された面分と上記
照射光の進行方向とにより決定される正反射の方向から
外れた方向から採取する採取用光学系と、この採取され
た拡散反射光を検出する受光センサーと、この受光セン
サーにより検出した上記マーキングの滑らかな領域から
の拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反射光
の検出光量との相違に基づいて上記マーキングを読み取
る読み取り手段と、を具備していることを特徴とする。
【0011】これら請求項1または2において、マーキ
ングは金属製の対象部材に例えばレーザービームを照射
して表面粗さの相違によるパターンを構成するものであ
り、そのパターンとしては例えば文字、数字、記号、バ
ーコード等が含まれる。また、拡散反射光とはマーキン
グ面の鏡面反射方向に沿う正反射方向以外の方向へ反射
する光をいう。
ングは金属製の対象部材に例えばレーザービームを照射
して表面粗さの相違によるパターンを構成するものであ
り、そのパターンとしては例えば文字、数字、記号、バ
ーコード等が含まれる。また、拡散反射光とはマーキン
グ面の鏡面反射方向に沿う正反射方向以外の方向へ反射
する光をいう。
【0012】表面の粗さは表面の凹凸の高さの2乗平均
で定義される。したがって、対象部材のマーキングが施
された面分と照射光の進行方向とにより決定される正反
射の方向から外れた方向からマーキング面を観察する
と、表面の粗さが滑らかな場合よりも粗い場合の方が拡
散反射光量が多いので、高輝度が得られる。
で定義される。したがって、対象部材のマーキングが施
された面分と照射光の進行方向とにより決定される正反
射の方向から外れた方向からマーキング面を観察する
と、表面の粗さが滑らかな場合よりも粗い場合の方が拡
散反射光量が多いので、高輝度が得られる。
【0013】したがって、これら請求項1または2記載
のマーキング読み取り装置によれば、金属製の対象部材
のマーキングが施された面に、投光器から光が照射され
ると、ここで反射する。この反射光は採取用光学系によ
り採取され、さらに受光センサーにより検出される。
のマーキング読み取り装置によれば、金属製の対象部材
のマーキングが施された面に、投光器から光が照射され
ると、ここで反射する。この反射光は採取用光学系によ
り採取され、さらに受光センサーにより検出される。
【0014】ところで、反射光は鏡面反射方向への正反
射と、それ以外の方向への拡散反射光に分けられるが、
採取用光学系による反射光の採取はマーキング面と照射
光の進行方向とにより決定される正反射の方向(鏡面反
射方向)から外れた方向から行なわれるので、受光セン
サーはマーキング面からの拡散反射光を検出する。そし
て、表面の粗い領域では拡散性が向上して拡散反射光量
が増える一方、表面の滑らかな領域では逆に拡散反射光
量が減少する。
射と、それ以外の方向への拡散反射光に分けられるが、
採取用光学系による反射光の採取はマーキング面と照射
光の進行方向とにより決定される正反射の方向(鏡面反
射方向)から外れた方向から行なわれるので、受光セン
サーはマーキング面からの拡散反射光を検出する。そし
て、表面の粗い領域では拡散性が向上して拡散反射光量
が増える一方、表面の滑らかな領域では逆に拡散反射光
量が減少する。
【0015】このために、拡散反射光を受光する受光セ
ンサーでは表面の粗さの相違に対応して検出光量の相違
を検出する。読み取り手段はこの検出光量の相違をマー
キング面全域により判別することによりマーキングのパ
ターンを読み取ることができる。
ンサーでは表面の粗さの相違に対応して検出光量の相違
を検出する。読み取り手段はこの検出光量の相違をマー
キング面全域により判別することによりマーキングのパ
ターンを読み取ることができる。
【0016】つまり、この発明によれば、対象部材に光
を照射し、その反射光を検出することにより、その対象
部材を識別するので、対象部材に直接手を触れたり、接
近せずに遠隔で対象部材の構成材等を簡単かつ高精度で
識別することができる。
を照射し、その反射光を検出することにより、その対象
部材を識別するので、対象部材に直接手を触れたり、接
近せずに遠隔で対象部材の構成材等を簡単かつ高精度で
識別することができる。
【0017】請求項3記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2に記載のマーキング読み取り装置におい
て、投光器は、対象部材の表面が機械研磨面である場合
に、その機械研磨の条痕方向と直交する方向から光を照
射する構成であることを特徴とする。
は、請求項2に記載のマーキング読み取り装置におい
て、投光器は、対象部材の表面が機械研磨面である場合
に、その機械研磨の条痕方向と直交する方向から光を照
射する構成であることを特徴とする。
【0018】したがって、この請求項3記載のマーキン
グ読み取り装置によれば、機械研磨面を表面が粗い領域
として利用すると共に、その機械研磨面上にレーザー等
を照射して部分的に表面が滑らかな領域を形成すること
により、マーキングを容易に施すことができる。
グ読み取り装置によれば、機械研磨面を表面が粗い領域
として利用すると共に、その機械研磨面上にレーザー等
を照射して部分的に表面が滑らかな領域を形成すること
により、マーキングを容易に施すことができる。
【0019】また、対象部材の表面の機械研磨の条痕方
向と直交する方向から光を照射すると、機械研磨面の凹
凸の高さの2乗平均は条痕と直交する方向に大きく、か
つ一様であるため、機械研磨面の領域から拡散性の良
い、すなわち、輝度の方向指向性がなだらかで、しかも
均一な拡散反射光を得ることができる。このために、マ
ーキングの読み取り精度を向上させることができる。
向と直交する方向から光を照射すると、機械研磨面の凹
凸の高さの2乗平均は条痕と直交する方向に大きく、か
つ一様であるため、機械研磨面の領域から拡散性の良
い、すなわち、輝度の方向指向性がなだらかで、しかも
均一な拡散反射光を得ることができる。このために、マ
ーキングの読み取り精度を向上させることができる。
【0020】請求項4記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2または3記載のマーキング読み取り装置に
おいて、投光器は、マーキング領域の全域を一度に照射
できる広角型放射光源を有し、受光センサーが1次元あ
るいは2次元の撮像デバイスであることを特徴とする。
は、請求項2または3記載のマーキング読み取り装置に
おいて、投光器は、マーキング領域の全域を一度に照射
できる広角型放射光源を有し、受光センサーが1次元あ
るいは2次元の撮像デバイスであることを特徴とする。
【0021】したがって、請求項4記載のマーキング読
み取り装置によれば、広角型放射光源から出力された照
射光は、マーキング領域の全域を一度に照射し、マーキ
ング領域からの拡散反射光は1次元あるいは2次元の撮
像デバイスにより、1次元あるいは2次元の画像として
検出される。
み取り装置によれば、広角型放射光源から出力された照
射光は、マーキング領域の全域を一度に照射し、マーキ
ング領域からの拡散反射光は1次元あるいは2次元の撮
像デバイスにより、1次元あるいは2次元の画像として
検出される。
【0022】このために、照射光をマーキング領域の全
域上に走査する機構や、照射スポットと採取用光学系の
入光部の位置関係を保持する機構などが不要になるた
め、装置構成が簡単になり、容易に実施可能である。
域上に走査する機構や、照射スポットと採取用光学系の
入光部の位置関係を保持する機構などが不要になるた
め、装置構成が簡単になり、容易に実施可能である。
【0023】また、撮像デバイスは1次元または2次元
の入力光学像を電気信号に変換して検出するので、表面
粗さの識別やパターンの認識などの際、種々のデータ処
理を施すことができ、読み取りを容易に行うことができ
る。
の入力光学像を電気信号に変換して検出するので、表面
粗さの識別やパターンの認識などの際、種々のデータ処
理を施すことができ、読み取りを容易に行うことができ
る。
【0024】請求項5記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜4のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器は、直流点灯の光源を有す
る。
は、請求項2〜4のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器は、直流点灯の光源を有す
る。
【0025】請求項6記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜4のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器は、受光センサーの検出時
間以下の周期で高周波点灯される光源を有する。
は、請求項2〜4のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器は、受光センサーの検出時
間以下の周期で高周波点灯される光源を有する。
【0026】したがって、これら請求項5,6記載のマ
ーキング読み取り装置によれば、仮に、投光器に交流電
灯を使用する場合は、単位時間当たりの照射光量が一定
の周期(T)で変動するため単位時間当たりの反射光量
も同じ周期(T)で変動し、このため検出光量は検出の
タイミングに依存し、場合によっては十分な検出光量が
得られない恐れがある。
ーキング読み取り装置によれば、仮に、投光器に交流電
灯を使用する場合は、単位時間当たりの照射光量が一定
の周期(T)で変動するため単位時間当たりの反射光量
も同じ周期(T)で変動し、このため検出光量は検出の
タイミングに依存し、場合によっては十分な検出光量が
得られない恐れがある。
【0027】しかし、請求項6記載の発明のように交流
電灯の周期(T)を受光センサーの検出時間(D)以下
(T≦D)とすることにより、検出光量の検出タイミン
グ依存性を減少させ、検出光量の不足現象を防止するこ
とができる。このために、信頼性とマーキング読み取り
精度とを共に向上させることができる。
電灯の周期(T)を受光センサーの検出時間(D)以下
(T≦D)とすることにより、検出光量の検出タイミン
グ依存性を減少させ、検出光量の不足現象を防止するこ
とができる。このために、信頼性とマーキング読み取り
精度とを共に向上させることができる。
【0028】また、請求項5記載の発明のように投光器
に直流電灯を用いることにより、検出光量の検出タイミ
ング依存性および検出光量不足の虞れををさらに低減す
ることができるので、さらに読み取り精度と信頼性とを
共に向上させることができる。
に直流電灯を用いることにより、検出光量の検出タイミ
ング依存性および検出光量不足の虞れををさらに低減す
ることができるので、さらに読み取り精度と信頼性とを
共に向上させることができる。
【0029】請求項7記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜6のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、受光センサーは、CCD(電荷結
合素子)イメージセンサーであることを特徴とする。
は、請求項2〜6のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、受光センサーは、CCD(電荷結
合素子)イメージセンサーであることを特徴とする。
【0030】したがって、請求項7記載のマーキング読
み取り装置によれば、広角型放射光源を使用すると共
に、受光センサーとしてCCD(電荷結合素子)イメー
ジセンサーを使用するが、このCCDイメージセンサー
は集積度が高く解像度も高いので、狭い領域に施された
マーキングを高い信頼性で読み取ることができる。
み取り装置によれば、広角型放射光源を使用すると共
に、受光センサーとしてCCD(電荷結合素子)イメー
ジセンサーを使用するが、このCCDイメージセンサー
は集積度が高く解像度も高いので、狭い領域に施された
マーキングを高い信頼性で読み取ることができる。
【0031】なお、原子炉の構成部材等に対しては、高
い耐食性を損なわないように、表面のなるべく狭い領域
にマーキングを施工されることが望まれるので、本発明
は原子炉の構成部材の識別に好適である。また、CCD
イメージセンサーは安価で取り扱いも容易であるため、
実施が容易になる。
い耐食性を損なわないように、表面のなるべく狭い領域
にマーキングを施工されることが望まれるので、本発明
は原子炉の構成部材の識別に好適である。また、CCD
イメージセンサーは安価で取り扱いも容易であるため、
実施が容易になる。
【0032】請求項8記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜7のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、対象部材のマーキングが施された
面分に対する照射光の入射角であり、マーキングが施さ
れた面分の垂線に対して照射光の進行方向が成す角度を
45゜〜70゜とし、かつ、受光センサーが検出する対
象部材のマーキング領域からの拡散反射光の反射角であ
り、マーキングを施された面分の垂線に対して反射光の
進行方向が成す角度を0゜〜10゜とすることを特徴と
する。
は、請求項2〜7のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、対象部材のマーキングが施された
面分に対する照射光の入射角であり、マーキングが施さ
れた面分の垂線に対して照射光の進行方向が成す角度を
45゜〜70゜とし、かつ、受光センサーが検出する対
象部材のマーキング領域からの拡散反射光の反射角であ
り、マーキングを施された面分の垂線に対して反射光の
進行方向が成す角度を0゜〜10゜とすることを特徴と
する。
【0033】したがって、請求項8記載のマーキング読
み取り装置によれば、検出される拡散反射光の反射角を
0゜〜10゜とするためには、採取用光学系の入光部を
マーキング領域に対してほぼ正対して置くことが必要と
なるが、この場合、採取用光学系の入光部から見たマー
キング領域の投影面積は、マーキング領域に対して斜め
方向に設置された場合よりも見かけ上大きくなる。
み取り装置によれば、検出される拡散反射光の反射角を
0゜〜10゜とするためには、採取用光学系の入光部を
マーキング領域に対してほぼ正対して置くことが必要と
なるが、この場合、採取用光学系の入光部から見たマー
キング領域の投影面積は、マーキング領域に対して斜め
方向に設置された場合よりも見かけ上大きくなる。
【0034】したがって撮像デバイスの光電変換部に結
像するマーキングの光学像も大きくなるので、高分解能
の画像を検出することが可能となり、読み取り精度と信
頼性とを共に高めることができる。
像するマーキングの光学像も大きくなるので、高分解能
の画像を検出することが可能となり、読み取り精度と信
頼性とを共に高めることができる。
【0035】また、照射光の入射角を45゜〜70゜と
するので、反射角の角度範囲(0゜〜10゜)と重なら
ないようにすることによって、正反射を含まない拡散反
射光を受光センサーにより検出することができる。これ
により、読み取り精度と信頼性とを共に向上させること
ができる。
するので、反射角の角度範囲(0゜〜10゜)と重なら
ないようにすることによって、正反射を含まない拡散反
射光を受光センサーにより検出することができる。これ
により、読み取り精度と信頼性とを共に向上させること
ができる。
【0036】請求項9記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜8のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器は、複数個有することを特
徴とする。
は、請求項2〜8のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器は、複数個有することを特
徴とする。
【0037】したがって、請求項9記載のマーキング読
み取り装置によれば、仮に、1台の投光器によりマーキ
ング面へ光を照射する場合には、そのマーキング領域内
の互いに離れた位置により、照射光の入射角度や照度に
相違が生じる。特にマーキング領域の長さが投光器から
マーキング領域までの距離に比べて十分に小さいとみな
せないときは上記の相違は大きくなる。このために、受
光センサーにより検出される拡散反射光の光量の、マー
キング領域内の位置による依存性が大きくなり、マーキ
ング読み取りの信頼性が低下する恐れが生じる。
み取り装置によれば、仮に、1台の投光器によりマーキ
ング面へ光を照射する場合には、そのマーキング領域内
の互いに離れた位置により、照射光の入射角度や照度に
相違が生じる。特にマーキング領域の長さが投光器から
マーキング領域までの距離に比べて十分に小さいとみな
せないときは上記の相違は大きくなる。このために、受
光センサーにより検出される拡散反射光の光量の、マー
キング領域内の位置による依存性が大きくなり、マーキ
ング読み取りの信頼性が低下する恐れが生じる。
【0038】しかし、複数個の投光器からマーキング領
域へ、その複数端側から光を照射することにより、上記
入射角や照度の相違を低減することができる。したがっ
て、検出光量の位置依存性が小さくなり、ゆえに、マー
キング読み取り精度と信頼性とを共に向上させることが
できる。
域へ、その複数端側から光を照射することにより、上記
入射角や照度の相違を低減することができる。したがっ
て、検出光量の位置依存性が小さくなり、ゆえに、マー
キング読み取り精度と信頼性とを共に向上させることが
できる。
【0039】請求項10記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜9のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器が、直流点灯または高周波
点灯の光源に代えてレーザー装置であると共に、受光セ
ンサーが、1次元または2次元の撮像デバイスに代えて
0次元の光電変換素子であり、上記レーザー装置からの
レーザービームの照射スポットをマーキング領域上に走
査する手段と、上記マーキングが施された面分に対する
レーザービームの入射角、マーキング上の照射スポット
の面積、前記受光センサーにより検出される拡散反射光
のマーキングを施された面分に対する反射角、および前
記受光センサーにより検出される拡散反射光の立体角を
固定する手段と、を有することを特徴とする。
は、請求項2〜9のいずれか1項に記載のマーキング読
み取り装置において、投光器が、直流点灯または高周波
点灯の光源に代えてレーザー装置であると共に、受光セ
ンサーが、1次元または2次元の撮像デバイスに代えて
0次元の光電変換素子であり、上記レーザー装置からの
レーザービームの照射スポットをマーキング領域上に走
査する手段と、上記マーキングが施された面分に対する
レーザービームの入射角、マーキング上の照射スポット
の面積、前記受光センサーにより検出される拡散反射光
のマーキングを施された面分に対する反射角、および前
記受光センサーにより検出される拡散反射光の立体角を
固定する手段と、を有することを特徴とする。
【0040】したがって、請求項10記載のマーキング
読み取り装置によれば、レーザー装置からのレーザービ
ームは対象部材の表面のマーキング領域上に照射され、
拡散反射光は正反射の方向からはずれた方向から、採取
用光学系により採取され、さらに、採取された拡散反射
光は0次元の光電変換素子によって検出される。その
際、レーザービームの照射スポットは、レーザービーム
あるいは対象部材の走査等により、マーキング領域の全
域に走査され、マーキング領域からの拡散反射光は1次
元あるいは2次元の画像として検出される。
読み取り装置によれば、レーザー装置からのレーザービ
ームは対象部材の表面のマーキング領域上に照射され、
拡散反射光は正反射の方向からはずれた方向から、採取
用光学系により採取され、さらに、採取された拡散反射
光は0次元の光電変換素子によって検出される。その
際、レーザービームの照射スポットは、レーザービーム
あるいは対象部材の走査等により、マーキング領域の全
域に走査され、マーキング領域からの拡散反射光は1次
元あるいは2次元の画像として検出される。
【0041】そして、照射スポット走査の際、マーキン
グが施された面分に対するレーザービームの入射角、マ
ーキング上の照射スポットの面積、受光センサーにより
検出される拡散反射光のマーキングを施された面分に対
する反射角、および光電変換素子により検出される拡散
反射光の立体角の4つの物理量は固定される。
グが施された面分に対するレーザービームの入射角、マ
ーキング上の照射スポットの面積、受光センサーにより
検出される拡散反射光のマーキングを施された面分に対
する反射角、および光電変換素子により検出される拡散
反射光の立体角の4つの物理量は固定される。
【0042】拡散反射光の検出光量は、反射面の表面粗
さの他に、この4つの物理量に強く依存しており、走査
の際これらの物理量の変動をなくし、あるいは抑えるこ
とにより、外乱を抑え、表面の粗さの違いを明瞭に識別
することが可能になる。
さの他に、この4つの物理量に強く依存しており、走査
の際これらの物理量の変動をなくし、あるいは抑えるこ
とにより、外乱を抑え、表面の粗さの違いを明瞭に識別
することが可能になる。
【0043】また、マーキング面が曲面の場合や、マー
キング領域が広範囲にわたる場合であっても、高い信頼
性で読み取りを行うことができる。
キング領域が広範囲にわたる場合であっても、高い信頼
性で読み取りを行うことができる。
【0044】さらに、受光センサーは入力光量を電気信
号に変換して検出するので、表面粗さの識別やパターン
の認識などの際、種々のデータ処理を施すことができ、
読み取りを容易に行うことができる。
号に変換して検出するので、表面粗さの識別やパターン
の認識などの際、種々のデータ処理を施すことができ、
読み取りを容易に行うことができる。
【0045】請求項11記載のマーキング読み取り装置
は、請求項2〜10のいずれか1項に記載のマーキング
読み取り装置において、投光器は、CW(continuos wa
ve)のレーザービームを出力するCWレーザー装置であ
ることを特徴とする。
は、請求項2〜10のいずれか1項に記載のマーキング
読み取り装置において、投光器は、CW(continuos wa
ve)のレーザービームを出力するCWレーザー装置であ
ることを特徴とする。
【0046】したがって、請求項11記載のマーキング
読み取り装置によれば、CW光源を使用することにより
照射光の強度の時間的安定性が得られるので、レーザー
装置と受光センサーと機械的走査手段とを有する場合に
おいても受光センサーによる検出光量の検出タイミング
による依存性やそれに伴う検出光量不足の虞れが殆ど無
くなる。このために、読取り精度と信頼性とを共に向上
させることができる。
読み取り装置によれば、CW光源を使用することにより
照射光の強度の時間的安定性が得られるので、レーザー
装置と受光センサーと機械的走査手段とを有する場合に
おいても受光センサーによる検出光量の検出タイミング
による依存性やそれに伴う検出光量不足の虞れが殆ど無
くなる。このために、読取り精度と信頼性とを共に向上
させることができる。
【0047】
【発明の実施の形態】以下、図1〜5を参照して本発明
の実施の形態を説明する。なお、図1〜5中、同一また
は相当部分には同一符号を付している。
の実施の形態を説明する。なお、図1〜5中、同一また
は相当部分には同一符号を付している。
【0048】図1は本発明に係わるマーキング読み取り
方法に直接使用するマーキング読み取り装置の第1の実
施形態の全体構成図である。この図において、マーキン
グ読み取り装置1は例えば放射化された原子炉の構成部
材等人の接近が困難な金属製対象物2の表面2aに、そ
の構成部材を識別するために予じめ施されているマーキ
ング3を、接近せずに離れた位置、つまり、遠隔で読み
取り、その構成部材のいかんを識別するものであり、金
属表面の光拡散性がその表面の粗さと相対関係にあると
いう以下の原理に基づいて構成されている。
方法に直接使用するマーキング読み取り装置の第1の実
施形態の全体構成図である。この図において、マーキン
グ読み取り装置1は例えば放射化された原子炉の構成部
材等人の接近が困難な金属製対象物2の表面2aに、そ
の構成部材を識別するために予じめ施されているマーキ
ング3を、接近せずに離れた位置、つまり、遠隔で読み
取り、その構成部材のいかんを識別するものであり、金
属表面の光拡散性がその表面の粗さと相対関係にあると
いう以下の原理に基づいて構成されている。
【0049】すなわち、一般的に、ある表面に光線を照
射したとき、鏡面反射方向だけでなくあらゆる方向に光
が反射する。このような反射は拡散反射と呼ばれ、ま
た、このときの反射光は拡散反射光と呼ばれている。
射したとき、鏡面反射方向だけでなくあらゆる方向に光
が反射する。このような反射は拡散反射と呼ばれ、ま
た、このときの反射光は拡散反射光と呼ばれている。
【0050】図2は金属等のある表面aに光bが斜めか
ら照射されたときの一般的な輝度の方向特性を示す図で
あり、図中、ベクトル方向は観察方向を示し、ベクトル
の大きさは輝度の高さを表わしている。
ら照射されたときの一般的な輝度の方向特性を示す図で
あり、図中、ベクトル方向は観察方向を示し、ベクトル
の大きさは輝度の高さを表わしている。
【0051】また、図2はある表面aに対して細い光線
束bを斜めに照射した場合、表面a上に形成される照射
スポットの輝度cは、通常、鏡面反射方向である正反射
に近い方向に極大を持つが、ある程度の光をあらゆる方
向に反射する特性を表わしている。ここで、輝度の方向
指向性が小さいとき、この表面は拡散性が良いと言われ
る。
束bを斜めに照射した場合、表面a上に形成される照射
スポットの輝度cは、通常、鏡面反射方向である正反射
に近い方向に極大を持つが、ある程度の光をあらゆる方
向に反射する特性を表わしている。ここで、輝度の方向
指向性が小さいとき、この表面は拡散性が良いと言われ
る。
【0052】つまり、表面aの光拡散性と表面aの粗さ
とには相関があり、表面aの粗さが粗いほど表面aの光
拡散性が良くなることが知られている。したがって、照
射光bの波長λが表面の粗さσの指標となる。
とには相関があり、表面aの粗さが粗いほど表面aの光
拡散性が良くなることが知られている。したがって、照
射光bの波長λが表面の粗さσの指標となる。
【0053】すなわち、図3(a),(b)に示すよう
に、表面aの粗さσが照射光bの波長λと較べて十分小
さい(σ<<λ)ならば、表面aは滑らかであり、拡散性
は悪く、一方、表面aの粗さσが照射光bの波長λと同
程度あるいはそれ以上(σ=λ、または、σ>λ)なら
ば表面aの粗さは粗く、したがって拡散性は良い。ここ
で、表面の粗さ(σ)は表面の凹凸の高さの2乗平均で
定義される。
に、表面aの粗さσが照射光bの波長λと較べて十分小
さい(σ<<λ)ならば、表面aは滑らかであり、拡散性
は悪く、一方、表面aの粗さσが照射光bの波長λと同
程度あるいはそれ以上(σ=λ、または、σ>λ)なら
ば表面aの粗さは粗く、したがって拡散性は良い。ここ
で、表面の粗さ(σ)は表面の凹凸の高さの2乗平均で
定義される。
【0054】したがって、図3(a),(b)に一例を
示すように、正反射(鏡面反射方向)からはずれた方向
から観察する場合、図3(a)で示すように表面aの粗
さσが滑らかな場合の輝度dよりも、図3(b)で示す
ように表面aの粗さが粗い場合の輝度eの方が拡散反射
の効果のために高い輝度が得られる。
示すように、正反射(鏡面反射方向)からはずれた方向
から観察する場合、図3(a)で示すように表面aの粗
さσが滑らかな場合の輝度dよりも、図3(b)で示す
ように表面aの粗さが粗い場合の輝度eの方が拡散反射
の効果のために高い輝度が得られる。
【0055】そこで、図1で示す金属製の対象物2の表
面2aに、その構造部材等を識別するために、表面が滑
らかな領域と表面が粗い領域とによりパターンに構成さ
れるマーキングを表面に施し、上記の原理を応用して、
このマーキングを遠隔で読み取る装置がこのマーキング
読み取り装置1である。マーキングのパターンとしては
文字、図形、記号、数字、バーコード等がある。
面2aに、その構造部材等を識別するために、表面が滑
らかな領域と表面が粗い領域とによりパターンに構成さ
れるマーキングを表面に施し、上記の原理を応用して、
このマーキングを遠隔で読み取る装置がこのマーキング
読み取り装置1である。マーキングのパターンとしては
文字、図形、記号、数字、バーコード等がある。
【0056】マーキング読み取り装置1は対象部材2の
マーキング3の全域に例えば2方向から光をそれぞれ一
度に照射する広角型の投光器4a,4bと、マーキング
3で反射する拡散反射光を採取する採取用光学系5と、
この採取用光学系5により採光された拡散反射光を受光
して電気信号に変換する受光センサーであるCCD(電
荷結合素子)イメージセンサー6と、このセンサー6に
電気的に接続されたデータ処理装置7とを有する。
マーキング3の全域に例えば2方向から光をそれぞれ一
度に照射する広角型の投光器4a,4bと、マーキング
3で反射する拡散反射光を採取する採取用光学系5と、
この採取用光学系5により採光された拡散反射光を受光
して電気信号に変換する受光センサーであるCCD(電
荷結合素子)イメージセンサー6と、このセンサー6に
電気的に接続されたデータ処理装置7とを有する。
【0057】各投光器4a,4bの光源としては発光ダ
イオードを使用しているが、その他の直流点灯のランプ
や、CCDイメージセンサー6の検出時間以下の周期を
有する高周波で点灯されるランプでもよい。
イオードを使用しているが、その他の直流点灯のランプ
や、CCDイメージセンサー6の検出時間以下の周期を
有する高周波で点灯されるランプでもよい。
【0058】採取用光学系5はマーキング3からの拡散
反射光を集光するレンズ5aと、その集光を絞る絞り部
材5bと、その集光以外の光がCCDイメージセンサー
6の光電変換面6aに入射するのを遮光する遮光カバー
5cとにより構成され、CCDイメージセンサー6の光
電変換面6aにマーキング像を結像させるものである。
反射光を集光するレンズ5aと、その集光を絞る絞り部
材5bと、その集光以外の光がCCDイメージセンサー
6の光電変換面6aに入射するのを遮光する遮光カバー
5cとにより構成され、CCDイメージセンサー6の光
電変換面6aにマーキング像を結像させるものである。
【0059】遮光カバー5cはCCDイメージセンサー
6により検出できる波長の光を遮光する材質によりCC
Dイメージセンサー6の光電変換面6aと絞り部材5b
との間の光路の周囲を被覆している。
6により検出できる波長の光を遮光する材質によりCC
Dイメージセンサー6の光電変換面6aと絞り部材5b
との間の光路の周囲を被覆している。
【0060】CCDイメージセンサー6はその光電変換
面6aに、多数の光電変換要素をエリア状に並設して、
2次元のCCDイメージセンサーに構成する場合を例示
したが、その他の2次元の撮像デバイスを用いてもよ
い。また、例えばバーコードのようにマーキング3が1
次元の情報のみを有する場合には、1次元のCCDイメ
ージセンサー等の1次元の撮像デバイスを用いてもよ
い。
面6aに、多数の光電変換要素をエリア状に並設して、
2次元のCCDイメージセンサーに構成する場合を例示
したが、その他の2次元の撮像デバイスを用いてもよ
い。また、例えばバーコードのようにマーキング3が1
次元の情報のみを有する場合には、1次元のCCDイメ
ージセンサー等の1次元の撮像デバイスを用いてもよ
い。
【0061】データ処理装置7は、CCDイメージセン
サー6に信号ケーブル8を介して接続され、これれら両
者6,7間で電気信号の授受を行うようになっている。
サー6に信号ケーブル8を介して接続され、これれら両
者6,7間で電気信号の授受を行うようになっている。
【0062】データ処理装置7はCCDイメージセンサ
ー6により検出された電気信号に基づいてマーキング3
の全域に亘ってパターンを認識するという一連の作業を
電気的処理により実行するものであり、CCDイメージ
センサー6により検出された検出信号は図2,3に基づ
いて既に説明したようにマーキング3の表面粗さの相違
に対応する拡散反射光量の相違に基づいて相違する。
ー6により検出された電気信号に基づいてマーキング3
の全域に亘ってパターンを認識するという一連の作業を
電気的処理により実行するものであり、CCDイメージ
センサー6により検出された検出信号は図2,3に基づ
いて既に説明したようにマーキング3の表面粗さの相違
に対応する拡散反射光量の相違に基づいて相違する。
【0063】そこで、データ処理装置7はこの検出光量
の相違を判別して、表面が滑らかな領域であるか、ある
いは粗い領域であるかを識別し、この識別をマーキング
領域全域に亘って行ない、パターン認識を行なう。この
データ処理装置7はマーキング3の種類によっては既製
品を市場で入手することも可能である。
の相違を判別して、表面が滑らかな領域であるか、ある
いは粗い領域であるかを識別し、この識別をマーキング
領域全域に亘って行ない、パターン認識を行なう。この
データ処理装置7はマーキング3の種類によっては既製
品を市場で入手することも可能である。
【0064】そして、対象部材2のマーキング3を施さ
れた面分に対する照射光の入射角、すなわち、マーキン
グ3を施された面分の垂線に対して照射光の進行方向が
成す角度が45゜〜70゜の範囲に含まれ、かつ、採取
用光学系5により採取される対象部材2のマーキング領
域からの拡散反射光の反射角、すなわち、マーキング3
を施された面分の垂線に対して拡散反射光の進行方向が
成す角度が0゜〜10゜の範囲に含まれるように、マー
キング3と発光ダイオード投光器4a,4bおよび採取
用光学系5の位置関係を設定している。
れた面分に対する照射光の入射角、すなわち、マーキン
グ3を施された面分の垂線に対して照射光の進行方向が
成す角度が45゜〜70゜の範囲に含まれ、かつ、採取
用光学系5により採取される対象部材2のマーキング領
域からの拡散反射光の反射角、すなわち、マーキング3
を施された面分の垂線に対して拡散反射光の進行方向が
成す角度が0゜〜10゜の範囲に含まれるように、マー
キング3と発光ダイオード投光器4a,4bおよび採取
用光学系5の位置関係を設定している。
【0065】次に、本実施形態の作用および効果を説明
する。
する。
【0066】2個の発光ダイオード投光器4a,4bか
らは照射光が出力され、この照射光は対象部材2の表面
のマーキング領域3に照射される。これらの発光ダイオ
ード投光器4a,4bはいわゆる広角型放射光源であり
マーキング領域3の全域を一度に照射する。
らは照射光が出力され、この照射光は対象部材2の表面
のマーキング領域3に照射される。これらの発光ダイオ
ード投光器4a,4bはいわゆる広角型放射光源であり
マーキング領域3の全域を一度に照射する。
【0067】照射された照射光はマーキング領域3によ
って反射される。反射光はレンズ5aにより集光され、
絞り部材5bで絞られてからCCDイメージセンサー6
の光電変換面6aにマーキング3の映像が結像される。
遮光カバー5cは所望の方向からの反射光以外の光が光
電変換面6aに照射され検出されるのを防止している。
って反射される。反射光はレンズ5aにより集光され、
絞り部材5bで絞られてからCCDイメージセンサー6
の光電変換面6aにマーキング3の映像が結像される。
遮光カバー5cは所望の方向からの反射光以外の光が光
電変換面6aに照射され検出されるのを防止している。
【0068】光電変換面6aに結像したマーキング3の
映像は光電変換面6aの光電変換要素によって電気信号
に変換され、このマーキング3の映像の情報を含んだ電
気信号は信号ケーブル8によってデータ処理装置7へ伝
達される。
映像は光電変換面6aの光電変換要素によって電気信号
に変換され、このマーキング3の映像の情報を含んだ電
気信号は信号ケーブル8によってデータ処理装置7へ伝
達される。
【0069】ところで、対象部材2の表面2aのマーキ
ング領域3からの反射光は、鏡面反射方向である正反射
とそれ以外の方向への拡散反射光に分類されるが、マー
キング3と発光ダイオード投光器4a,4bおよび採取
用光学系5の位置関係から明らかであるように、採取用
光学系5による反射光の採取は、照射を受けた対象部材
2の表面2aと照射光の進行方向とにより決定される正
反射の方向(鏡面反射方向)からはずれた方向から行わ
れるため、CCDイメージセンサー6はマーキング領域
3からの拡散反射光を検出する。このとき、マーキング
領域3のうち滑らかな領域からの拡散反射光の検出光量
と粗い領域からの拡散反射光の検出光量には相違を生じ
る。
ング領域3からの反射光は、鏡面反射方向である正反射
とそれ以外の方向への拡散反射光に分類されるが、マー
キング3と発光ダイオード投光器4a,4bおよび採取
用光学系5の位置関係から明らかであるように、採取用
光学系5による反射光の採取は、照射を受けた対象部材
2の表面2aと照射光の進行方向とにより決定される正
反射の方向(鏡面反射方向)からはずれた方向から行わ
れるため、CCDイメージセンサー6はマーキング領域
3からの拡散反射光を検出する。このとき、マーキング
領域3のうち滑らかな領域からの拡散反射光の検出光量
と粗い領域からの拡散反射光の検出光量には相違を生じ
る。
【0070】データ処理装置7はこれら検出光量の相違
を判別し、滑らかな領域であるか、あるいは粗い領域で
あるかを識別し、この識別をマーキング領域3全域にわ
たり行いパターンを認識するという一連の作業を電気的
処理により実行する。これにより、金属製の対象部材2
に直接に施された、表面粗さの相違によるマーキング3
を遠隔で読み取ることができ、対象部材2のいかんを識
別できる。
を判別し、滑らかな領域であるか、あるいは粗い領域で
あるかを識別し、この識別をマーキング領域3全域にわ
たり行いパターンを認識するという一連の作業を電気的
処理により実行する。これにより、金属製の対象部材2
に直接に施された、表面粗さの相違によるマーキング3
を遠隔で読み取ることができ、対象部材2のいかんを識
別できる。
【0071】そして、本実施形態では、照射光をマーキ
ング領域3上に走査する機構や、照射スポットと採取用
光学系5の入光部との位置関係を保持する機構などが不
要なため、装置構成が簡単である。
ング領域3上に走査する機構や、照射スポットと採取用
光学系5の入光部との位置関係を保持する機構などが不
要なため、装置構成が簡単である。
【0072】また、CCDイメージセンサー6をはじめ
とする撮像デバイスは入力光学像を電気信号に変換する
ので、コンピュータをはじめとする高度な電気的データ
処理装置を利用することができる。したがって、マーキ
ング3の読み取りを容易に行うことができる。
とする撮像デバイスは入力光学像を電気信号に変換する
ので、コンピュータをはじめとする高度な電気的データ
処理装置を利用することができる。したがって、マーキ
ング3の読み取りを容易に行うことができる。
【0073】発光ダイオード投光器4a,4bは直流電
灯であるため単位時間当たりの照射光量は時間的に安定
しているので、検出光量の検出タイミング依存性および
検出光量不足の恐れを防止することができる。したがっ
てマーキング3の読み取り精度と信頼性とを共に向上さ
せることができる。
灯であるため単位時間当たりの照射光量は時間的に安定
しているので、検出光量の検出タイミング依存性および
検出光量不足の恐れを防止することができる。したがっ
てマーキング3の読み取り精度と信頼性とを共に向上さ
せることができる。
【0074】なお、この投光器4a,4bの作用および
効果は発光ダイオード投光器4a,4b以外の直流電灯
を使用した場合も同様に得られる。また、交流電灯を使
用する場合においても、その高周波点灯周期(T)をC
CDイメージセンサー6の検出時間(D)以下(T≦
D)とすることにより、検出光量の検出タイミング依存
性を減少させ、検出光量の不足現象を防止することがで
きる。したがってマーキング3の読取精度と信頼性とを
共に向上させることができる。
効果は発光ダイオード投光器4a,4b以外の直流電灯
を使用した場合も同様に得られる。また、交流電灯を使
用する場合においても、その高周波点灯周期(T)をC
CDイメージセンサー6の検出時間(D)以下(T≦
D)とすることにより、検出光量の検出タイミング依存
性を減少させ、検出光量の不足現象を防止することがで
きる。したがってマーキング3の読取精度と信頼性とを
共に向上させることができる。
【0075】マーキング領域3への照射光の照射は、2
個の発光ダイオード投光器4a,4bにより、異なる方
向から行われるので、マーキング領域3内の互いに離れ
た位置における、照射光の入射角度や照度における相違
を小さく抑制することができ、検出される拡散反射光の
光量の、マーキング領域3内の位置による依存性を小さ
く抑えることができる。したがって、マーキング3の読
み取り精度と信頼性を向上させることができる。なお、
3個以上の投光器を用いて照射を行ってもよく、同様の
作用および効果が得られる。
個の発光ダイオード投光器4a,4bにより、異なる方
向から行われるので、マーキング領域3内の互いに離れ
た位置における、照射光の入射角度や照度における相違
を小さく抑制することができ、検出される拡散反射光の
光量の、マーキング領域3内の位置による依存性を小さ
く抑えることができる。したがって、マーキング3の読
み取り精度と信頼性を向上させることができる。なお、
3個以上の投光器を用いて照射を行ってもよく、同様の
作用および効果が得られる。
【0076】CCDイメージセンサー6は集積度が高く
解像度も高いため、原子炉の構成部材等のように、高い
耐食性を損なわないように、表面2aのなるべく狭い領
域にマーキング3を施工されることが望まれる部材に対
して、狭い領域に施されたマーキング3を高い精度と信
頼性で読み取るのに適している。また、CCDイメージ
センサー6は安価で取り扱いも容易である。
解像度も高いため、原子炉の構成部材等のように、高い
耐食性を損なわないように、表面2aのなるべく狭い領
域にマーキング3を施工されることが望まれる部材に対
して、狭い領域に施されたマーキング3を高い精度と信
頼性で読み取るのに適している。また、CCDイメージ
センサー6は安価で取り扱いも容易である。
【0077】そして、CCDイメージセンサー6により
検出される拡散反射光の反射角を0゜〜10゜の範囲内
に限定しているので、採取用光学系5の入光部はマーキ
ング領域3に対してほぼ正対して置かれる。この場合、
採取用光学系5の入光部から見たマーキング領域3の投
影面積は、マーキング領域3に対して斜め方向に設置さ
れた場合よりも大きくなる。したがってCCDイメージ
センサー6の光電変換面6aで結像するマーキング3の
光学像も大きくなるので、高分解能の画像を検出するこ
とが可能となり、読み取り精度と信頼性を高めることが
できる。
検出される拡散反射光の反射角を0゜〜10゜の範囲内
に限定しているので、採取用光学系5の入光部はマーキ
ング領域3に対してほぼ正対して置かれる。この場合、
採取用光学系5の入光部から見たマーキング領域3の投
影面積は、マーキング領域3に対して斜め方向に設置さ
れた場合よりも大きくなる。したがってCCDイメージ
センサー6の光電変換面6aで結像するマーキング3の
光学像も大きくなるので、高分解能の画像を検出するこ
とが可能となり、読み取り精度と信頼性を高めることが
できる。
【0078】なお、照射光の入射角は45゜〜70゜の
範囲に限定しているので、正反射を含まない拡散反射光
を検出し、マーキング領域3のうち滑らかな領域からの
拡散反射光の検出光量とマーキング領域3のうち狙い領
域からの拡散反射光の検出光量には相違が生じるので、
マーキング3を読み取ることができる。
範囲に限定しているので、正反射を含まない拡散反射光
を検出し、マーキング領域3のうち滑らかな領域からの
拡散反射光の検出光量とマーキング領域3のうち狙い領
域からの拡散反射光の検出光量には相違が生じるので、
マーキング3を読み取ることができる。
【0079】図4は本発明の第2の実施形態に係るマー
キング読み取り装置1Aの全体構成図であり、これは対
象部材2の表面2aが機械研磨面2bである場合に、対
象部材2の機械研磨面2bの条痕方向2cと直交する方
向から照射光を照射する点に特徴がある。
キング読み取り装置1Aの全体構成図であり、これは対
象部材2の表面2aが機械研磨面2bである場合に、対
象部材2の機械研磨面2bの条痕方向2cと直交する方
向から照射光を照射する点に特徴がある。
【0080】つまり、このマーキング読み取り装置1A
は機械研磨面2bを表面の粗い領域として利用し、その
面上にレーザー等を照射して部分的に滑らかな領域を作
成することによりマーキング3のパターンを形成してい
る。このマーキング3に対して機械研磨の条痕の方向2
cと直交する方向から、発光ダイオード投光器4a,4
bにより照射が行われている。その他に関しては、第1
実施形態とほぼ同じ構成である。
は機械研磨面2bを表面の粗い領域として利用し、その
面上にレーザー等を照射して部分的に滑らかな領域を作
成することによりマーキング3のパターンを形成してい
る。このマーキング3に対して機械研磨の条痕の方向2
cと直交する方向から、発光ダイオード投光器4a,4
bにより照射が行われている。その他に関しては、第1
実施形態とほぼ同じ構成である。
【0081】したがって、このマーキング読み取り装置
1Aによれば、第1実施形態の作用・効果に加えて、以
下の作用・効果がある。
1Aによれば、第1実施形態の作用・効果に加えて、以
下の作用・効果がある。
【0082】即ち、機械研磨面2bの凹凸の高さの2乗
平均は条痕と直交する方向に大きく、かつ一様であるた
め、対象部材2の表面2aの条痕方向2cと直交する方
向から照射を行なうことにより、機械研磨が施された領
域からは拡散性の良い、即ち、輝度の方向指向性がなだ
らかで、しかも均一な拡散反射光が得られる。拡散性が
よいと拡散反射光量が大きくなり、機械研磨を施された
領域、即ち、表面の粗い領域と、表面の滑らかな領域と
の識別も容易になる。したがって、マーキング3の読み
取り精度と信頼性とを共に高めることができる。
平均は条痕と直交する方向に大きく、かつ一様であるた
め、対象部材2の表面2aの条痕方向2cと直交する方
向から照射を行なうことにより、機械研磨が施された領
域からは拡散性の良い、即ち、輝度の方向指向性がなだ
らかで、しかも均一な拡散反射光が得られる。拡散性が
よいと拡散反射光量が大きくなり、機械研磨を施された
領域、即ち、表面の粗い領域と、表面の滑らかな領域と
の識別も容易になる。したがって、マーキング3の読み
取り精度と信頼性とを共に高めることができる。
【0083】図5は本発明の第3の実施形態に係るマー
キング読み取り装置1Bの全体構成図であり、これは対
象部材2をX−Y方向に駆動するX−Y駆動装置11を
新たに設ける一方、マーキング3に光を照射する光源と
して発光ダイオードやランプに代えてCW(continuous
wave )レーザ装置12を使用し、受光センサーとし
て、CCDイメージセンサー6に代えて光電変換素子1
3を使用した点に特徴がある。
キング読み取り装置1Bの全体構成図であり、これは対
象部材2をX−Y方向に駆動するX−Y駆動装置11を
新たに設ける一方、マーキング3に光を照射する光源と
して発光ダイオードやランプに代えてCW(continuous
wave )レーザ装置12を使用し、受光センサーとし
て、CCDイメージセンサー6に代えて光電変換素子1
3を使用した点に特徴がある。
【0084】X−Y駆動装置11は対象部材2を載置固
定せしめてX−Y方向に駆動させ、CWレーザー装置1
2からのレーザービームの照射スポットをマーキング3
上でX−Y方向に走査するX−Y駆動ステージ11a
と、データ処理装置7に信号ケーブル14を介して接続
され、光電変換素子13の検出動作に対応してX−Y駆
動ステージ11aのX−Y駆動を制御するコントローラ
11bとを有する。ただし、マーキング3が例えばバー
コードのように1次元の情報のみを有する場合には、1
次元のXまたはY駆動ステージを用いてもよい。
定せしめてX−Y方向に駆動させ、CWレーザー装置1
2からのレーザービームの照射スポットをマーキング3
上でX−Y方向に走査するX−Y駆動ステージ11a
と、データ処理装置7に信号ケーブル14を介して接続
され、光電変換素子13の検出動作に対応してX−Y駆
動ステージ11aのX−Y駆動を制御するコントローラ
11bとを有する。ただし、マーキング3が例えばバー
コードのように1次元の情報のみを有する場合には、1
次元のXまたはY駆動ステージを用いてもよい。
【0085】CWレーザー装置12の照射光学系15は
レンズ15aとミラー15bを組み合わせて構成され、
CWレーザー装置12から出力されたレーザービーム1
5cをマーキング3に照射している。
レンズ15aとミラー15bを組み合わせて構成され、
CWレーザー装置12から出力されたレーザービーム1
5cをマーキング3に照射している。
【0086】採取用光学系15は少なくともレンズ15
aと絞り部材15bとを組み合わせて構成され、マーキ
ング領域3からの拡散反射光を採取し光電変換素子13
の光電変換面へ伝送している。遮光カバー5cは光電変
換素子13の光電変換面を覆うように設置されており、
光電変換素子13が検出できる波長の光を透過しない材
質で構成されている。
aと絞り部材15bとを組み合わせて構成され、マーキ
ング領域3からの拡散反射光を採取し光電変換素子13
の光電変換面へ伝送している。遮光カバー5cは光電変
換素子13の光電変換面を覆うように設置されており、
光電変換素子13が検出できる波長の光を透過しない材
質で構成されている。
【0087】光電変換素子13とデータ処理装置7と
は、それらの間で電気信号の授受を行う信号ケーブル1
4を介して接続されている。
は、それらの間で電気信号の授受を行う信号ケーブル1
4を介して接続されている。
【0088】そして、採取用光学系5による反射光の採
取が、常に、照射を受けた対象部材2の表面2aと照射
光の進行方向とにより決定される正反射の方向(鏡面反
射方向)からはずれた方向から行われるように、照射光
学系15、対象部材2および採取用光学系5の相互的な
位置関係を設定している。
取が、常に、照射を受けた対象部材2の表面2aと照射
光の進行方向とにより決定される正反射の方向(鏡面反
射方向)からはずれた方向から行われるように、照射光
学系15、対象部材2および採取用光学系5の相互的な
位置関係を設定している。
【0089】したがって、X−Y駆動ステージ11aを
走査することにより、X−Y駆動ステージ11aに固定
された対象部材2がX−Y方向に駆動され、レーザービ
ーム15cの照射スポットがマーキング3上で走査され
る。照射スポットの走査は、マーキング3内の必要な情
報が印された全領域にわたって行われる。
走査することにより、X−Y駆動ステージ11aに固定
された対象部材2がX−Y方向に駆動され、レーザービ
ーム15cの照射スポットがマーキング3上で走査され
る。照射スポットの走査は、マーキング3内の必要な情
報が印された全領域にわたって行われる。
【0090】この走査の際、マーキング3を施された面
分に対するレーザービーム15cの入射角、マーキング
3上の照射スポットの面積、照射光学系15により採取
される拡散反射光のマーキング3を施された面分に対す
る反射角、および、照射光学系15により採取される拡
散反射光の立体角を固定する。ただし、照射スポットを
マーキング領域3で走査する方法として、対象部材2を
駆動する方法を例示したが、照射光学系15の機械的な
作動により、レーザービーム15cをマーキング3上で
走査する方法を用いてもよい。
分に対するレーザービーム15cの入射角、マーキング
3上の照射スポットの面積、照射光学系15により採取
される拡散反射光のマーキング3を施された面分に対す
る反射角、および、照射光学系15により採取される拡
散反射光の立体角を固定する。ただし、照射スポットを
マーキング領域3で走査する方法として、対象部材2を
駆動する方法を例示したが、照射光学系15の機械的な
作動により、レーザービーム15cをマーキング3上で
走査する方法を用いてもよい。
【0091】次に、本実施形態の作用および効果を説明
する。
する。
【0092】CW(continuous wave )レーザー装置か
らはCW(Continuous Wave )のレーザービームが出力
され、レンズ15aを透過し、ミラー15bにより反射
されて、対象部材2の表面2aのマーキング3を施され
た領域に照射される。
らはCW(Continuous Wave )のレーザービームが出力
され、レンズ15aを透過し、ミラー15bにより反射
されて、対象部材2の表面2aのマーキング3を施され
た領域に照射される。
【0093】レンズ15aは、マーキング領域3上の照
射スポットが所望の直径を有するように、レーザービー
ム15cを集光する働きをしている。ミラー15bは、
所望の方向からレーザービーム15cマーキング3へ照
射する働きをしている。照射されたレーザービーム15
cはマーキング領域3によって反射される。反射光は採
取用光学系15のレンズ15aにより集光され、絞り部
材5bを通り、光電変換素子13の光電変換面に照射さ
れる。遮光カバーは所望の方向からの反射光以外の光が
光電変換面に照射され、検出されるのを防止している。
射スポットが所望の直径を有するように、レーザービー
ム15cを集光する働きをしている。ミラー15bは、
所望の方向からレーザービーム15cマーキング3へ照
射する働きをしている。照射されたレーザービーム15
cはマーキング領域3によって反射される。反射光は採
取用光学系15のレンズ15aにより集光され、絞り部
材5bを通り、光電変換素子13の光電変換面に照射さ
れる。遮光カバーは所望の方向からの反射光以外の光が
光電変換面に照射され、検出されるのを防止している。
【0094】光電変換面に入射された反射光は電気信号
に変換され、さらに、この電気信号は信号ケーブル14
によってデータ処理装置7へ与えられる。
に変換され、さらに、この電気信号は信号ケーブル14
によってデータ処理装置7へ与えられる。
【0095】ところで、対象部材2の表面2aのマーキ
ング領域3からの反射光は、鏡面反射方向である正反射
と、それ以外の方向への拡散反射光に分類されるが、対
象部材2と照射光学系15および採取用光学系の位置関
係から明らかであるように、採取用光学系15による反
射光の採取は、照射を受けた対象部材2の表面2aと照
射光の進行方向とにより決定される正反射の方向(鏡面
反射方向)からはずれた方向から行われるため、光電変
換素子13はマーキング領域3からの拡散反射光を検出
する。
ング領域3からの反射光は、鏡面反射方向である正反射
と、それ以外の方向への拡散反射光に分類されるが、対
象部材2と照射光学系15および採取用光学系の位置関
係から明らかであるように、採取用光学系15による反
射光の採取は、照射を受けた対象部材2の表面2aと照
射光の進行方向とにより決定される正反射の方向(鏡面
反射方向)からはずれた方向から行われるため、光電変
換素子13はマーキング領域3からの拡散反射光を検出
する。
【0096】このとき、マーキング領域3のうち滑らか
な領域からの拡散反射光の検出光量と粗い領域からの拡
散反射光の検出光量には相違が生じる。
な領域からの拡散反射光の検出光量と粗い領域からの拡
散反射光の検出光量には相違が生じる。
【0097】データ処理装置7は、この検出光量の相違
を判別し、滑らかな領域であるか、あるいは粗い領域で
あるかを識別している。
を判別し、滑らかな領域であるか、あるいは粗い領域で
あるかを識別している。
【0098】一方、X−Y駆動ステージ11aをX−Y
方向に駆動することにより、レーザービーム15cの照
射スポットがマーキング3上をX−Y方向に走査され
る。X−Y駆動ステージ11aのコントローラ11b
は、その走査がマーキング3の全領域にわたって行われ
るようにX−Y駆動ステージ11aを制御するととも
に、照射スポットの位置の情報をデータ処理装置7に伝
達する役目を果している。
方向に駆動することにより、レーザービーム15cの照
射スポットがマーキング3上をX−Y方向に走査され
る。X−Y駆動ステージ11aのコントローラ11b
は、その走査がマーキング3の全領域にわたって行われ
るようにX−Y駆動ステージ11aを制御するととも
に、照射スポットの位置の情報をデータ処理装置7に伝
達する役目を果している。
【0099】そして、データ処理装置7は、対象部材2
の識別をマーキング領域3全域にわたって行ない、パタ
ーンを認識する。したがって、金属製の対象部材2に直
接に施された、表面粗さの相違によるマーキング3を遠
隔で読み取ることができる。
の識別をマーキング領域3全域にわたって行ない、パタ
ーンを認識する。したがって、金属製の対象部材2に直
接に施された、表面粗さの相違によるマーキング3を遠
隔で読み取ることができる。
【0100】拡散反射光の検出光量は、反射面の表面粗
さの他に、4つの物理量に強く依存している。ここで4
つの物理量とは、マーキング3を施された面分に対する
レーザービーム15cの入射角、マーキング3上の照射
スポットの面積、光電変換素子13により検出される拡
散反射光のマーキング3を施された面分に対する反射
角、および、光電変換素子13により検出される拡散反
射光の立体角、である。
さの他に、4つの物理量に強く依存している。ここで4
つの物理量とは、マーキング3を施された面分に対する
レーザービーム15cの入射角、マーキング3上の照射
スポットの面積、光電変換素子13により検出される拡
散反射光のマーキング3を施された面分に対する反射
角、および、光電変換素子13により検出される拡散反
射光の立体角、である。
【0101】そこで、本実施形態では照射スポットの走
査の際、これらの物理量は固定されているので、外乱が
抑えられ、表面の粗さの違いを高精度かつ明瞭に識別す
ることができる。なお、本手法によれば、マーキング3
を施された面が曲面の場合や、マーキング領域3が広範
囲にわたる場合であっても、高い精度と信頼性で読み取
りを行うことができる。
査の際、これらの物理量は固定されているので、外乱が
抑えられ、表面の粗さの違いを高精度かつ明瞭に識別す
ることができる。なお、本手法によれば、マーキング3
を施された面が曲面の場合や、マーキング領域3が広範
囲にわたる場合であっても、高い精度と信頼性で読み取
りを行うことができる。
【0102】また、光電変換素子13は、入力光量を電
気信号に変換するので、コンピュータをはじめとする高
度な電気的データ処理装置を利用することができる。し
たがって、読み取りを容易に行うことができる。
気信号に変換するので、コンピュータをはじめとする高
度な電気的データ処理装置を利用することができる。し
たがって、読み取りを容易に行うことができる。
【0103】また、CWレーザー装置12は、CW(Co
ntinuous Wave )を出力するため単位時間当たりの照射
光量は時間的に安定しているので、光電変換素子13に
よる検出光量の検出タイミングによる依存性やそれに伴
う検出光量不足の恐れを防止することができる。したが
ってマーキングの読み取りの精度と信頼性とを共に向上
させることができる。
ntinuous Wave )を出力するため単位時間当たりの照射
光量は時間的に安定しているので、光電変換素子13に
よる検出光量の検出タイミングによる依存性やそれに伴
う検出光量不足の恐れを防止することができる。したが
ってマーキングの読み取りの精度と信頼性とを共に向上
させることができる。
【0104】
【発明の効果】以上詳述したように本願の請求項1,2
記載の発明は、金属製の対象部材のマーキングが施され
た面に、投光器から光が照射されると、ここで反射す
る。この反射光は採取用光学系により採取され、さらに
受光センサーにより検出される。ところで、反射光は鏡
面反射方向への正反射と、それ以外の方向への拡散反射
光に分けられるが、採取用光学系による反射光の採取は
マーキング面と照射光の進行方向とにより決定される正
反射の方向(鏡面反射方向)から行なわれるので、受光
センサーはマーキング面からの拡散反射光を検出する。
そして、表面の粗い領域では拡散性が向上して拡散反射
光量が増える一方、表面の滑らかな領域では逆に拡散反
射光量が減少する。
記載の発明は、金属製の対象部材のマーキングが施され
た面に、投光器から光が照射されると、ここで反射す
る。この反射光は採取用光学系により採取され、さらに
受光センサーにより検出される。ところで、反射光は鏡
面反射方向への正反射と、それ以外の方向への拡散反射
光に分けられるが、採取用光学系による反射光の採取は
マーキング面と照射光の進行方向とにより決定される正
反射の方向(鏡面反射方向)から行なわれるので、受光
センサーはマーキング面からの拡散反射光を検出する。
そして、表面の粗い領域では拡散性が向上して拡散反射
光量が増える一方、表面の滑らかな領域では逆に拡散反
射光量が減少する。
【0105】このために、拡散反射光を受光する受光セ
ンサーでは表面の粗さの相違に対応して検出光量の相違
を検出する。読み取り手段はこの検出光量の相違をマー
キング面全域により判別することによりマーキングのパ
ターンを読み取ることができる。
ンサーでは表面の粗さの相違に対応して検出光量の相違
を検出する。読み取り手段はこの検出光量の相違をマー
キング面全域により判別することによりマーキングのパ
ターンを読み取ることができる。
【0106】つまり、この発明によれば、対象部材に光
を照射し、その反射光を検出することにより、その対象
部材を識別するので、対象部材に直接手を触れたり、接
近せずに遠隔で対象部材の構成材等を簡単かつ高精度で
識別することができる。
を照射し、その反射光を検出することにより、その対象
部材を識別するので、対象部材に直接手を触れたり、接
近せずに遠隔で対象部材の構成材等を簡単かつ高精度で
識別することができる。
【0107】請求項3記載のマーキング読み取り装置
は、機械研磨面を表面が粗い領域として利用すると共
に、その機械研磨面上にレーザー等を照射して部分的に
表面が滑らかな領域を形成することにより、マーキング
を容易に施すことができる。
は、機械研磨面を表面が粗い領域として利用すると共
に、その機械研磨面上にレーザー等を照射して部分的に
表面が滑らかな領域を形成することにより、マーキング
を容易に施すことができる。
【0108】したがって、対象部材の表面の機械研磨の
条痕方向と直交する方向から照射光を照射すると、機械
研磨面の凹凸の高さの2乗平均は条痕と直交する方向に
大きく、かつ一様であるため、機械研磨面の領域から拡
散性の良い、すなわち、輝度の方向指向性がなだらか
で、しかも均一な拡散反射光を得ることができる。この
ために、マーキングの読み取り精度を向上させることが
できる。
条痕方向と直交する方向から照射光を照射すると、機械
研磨面の凹凸の高さの2乗平均は条痕と直交する方向に
大きく、かつ一様であるため、機械研磨面の領域から拡
散性の良い、すなわち、輝度の方向指向性がなだらか
で、しかも均一な拡散反射光を得ることができる。この
ために、マーキングの読み取り精度を向上させることが
できる。
【0109】請求項4記載のマーキング読み取り装置
は、広角型放射光源から出力された照射光は、マーキン
グ領域の全域を一度に照射し、マーキング領域からの拡
散反射光は1次元あるいは2次元の撮像デバイスによ
り、1次元あるいは2次元の画像として検出される。
は、広角型放射光源から出力された照射光は、マーキン
グ領域の全域を一度に照射し、マーキング領域からの拡
散反射光は1次元あるいは2次元の撮像デバイスによ
り、1次元あるいは2次元の画像として検出される。
【0110】したがって、照射光をマーキング領域の全
域上に走査する機構や、照射スポットと採取用光学系の
入光部の位置関係を保持する機構などが不要になるた
め、装置構成が簡単になり、容易に実施可能である。
域上に走査する機構や、照射スポットと採取用光学系の
入光部の位置関係を保持する機構などが不要になるた
め、装置構成が簡単になり、容易に実施可能である。
【0111】また、撮像デバイスは1次元または2次元
の入力光学像を電気信号に変換して検出するので、表面
粗さの識別やパターンの認識などの際、種々のデータ処
理を施すことができ、読み取りを容易に行うことができ
る。
の入力光学像を電気信号に変換して検出するので、表面
粗さの識別やパターンの認識などの際、種々のデータ処
理を施すことができ、読み取りを容易に行うことができ
る。
【0112】請求項5,6記載のマーキング読み取り装
置は、仮に、投光器に交流電灯を使用する場合は、単位
時間当たりの照射光量が一定の周期(T)で変動するた
め単位時間当たりの反射光量も同じ周期(T)で変動
し、このため検出光量は検出のタイミングに依存し、場
合によっては十分な検出光量が得られない恐れがある。
置は、仮に、投光器に交流電灯を使用する場合は、単位
時間当たりの照射光量が一定の周期(T)で変動するた
め単位時間当たりの反射光量も同じ周期(T)で変動
し、このため検出光量は検出のタイミングに依存し、場
合によっては十分な検出光量が得られない恐れがある。
【0113】しかし、請求項6記載の発明のように交流
電灯の周期(T)を受光センサーの検出時間(D)以下
(T≦D)とすることにより、検出光量の検出タイミン
グ依存性を減少させ、検出光量の不足現象を防止するこ
とができる。このために、信頼性とマーキング読み取り
精度とを共に向上させることができる。
電灯の周期(T)を受光センサーの検出時間(D)以下
(T≦D)とすることにより、検出光量の検出タイミン
グ依存性を減少させ、検出光量の不足現象を防止するこ
とができる。このために、信頼性とマーキング読み取り
精度とを共に向上させることができる。
【0114】また、請求項5記載の発明のように投光器
に直流電灯を用いることにより、検出光量の検出タイミ
ング依存性および検出光量不足の虞れををさらに低減す
ることができるので、さらに読み取り精度と信頼性とを
共に向上させることができる。
に直流電灯を用いることにより、検出光量の検出タイミ
ング依存性および検出光量不足の虞れををさらに低減す
ることができるので、さらに読み取り精度と信頼性とを
共に向上させることができる。
【0115】請求項7記載のマーキング読み取り装置
は、広角型放射光源を使用すると共に、受光センサーと
してCCD(電荷結合素子)イメージセンサーを使用す
るが、このCCDイメージセンサーは集積度が高く解像
度も高いので、狭い領域に施されたマーキングを高い信
頼性で読み取ることができる。
は、広角型放射光源を使用すると共に、受光センサーと
してCCD(電荷結合素子)イメージセンサーを使用す
るが、このCCDイメージセンサーは集積度が高く解像
度も高いので、狭い領域に施されたマーキングを高い信
頼性で読み取ることができる。
【0116】なお、原子炉の構成部材等に対しては、高
い耐食性を損なわないように、表面のなるべく狭い領域
にマーキングを施工されることが望まれるので、本発明
は原子炉の構成部材の識別に好適である。また、CCD
イメージセンサーは安価で取り扱いも容易であるため、
実施が容易になる。
い耐食性を損なわないように、表面のなるべく狭い領域
にマーキングを施工されることが望まれるので、本発明
は原子炉の構成部材の識別に好適である。また、CCD
イメージセンサーは安価で取り扱いも容易であるため、
実施が容易になる。
【0117】請求項8記載のマーキング読み取り装置
は、検出される拡散反射光の反射角を0゜〜10゜とす
るためには、採取用光学系の入光部をマーキング領域に
対してほぼ正対して置くことが必要となるが、この場
合、採取用光学系の入光部から見たマーキング領域の投
影面積は、マーキング領域に対して斜め方向に設置され
た場合よりも見かけ上大きくなる。
は、検出される拡散反射光の反射角を0゜〜10゜とす
るためには、採取用光学系の入光部をマーキング領域に
対してほぼ正対して置くことが必要となるが、この場
合、採取用光学系の入光部から見たマーキング領域の投
影面積は、マーキング領域に対して斜め方向に設置され
た場合よりも見かけ上大きくなる。
【0118】したがって撮像デバイスの光電変換部に結
像するマーキングの光学像も大きくなるので、高分解能
の画像を検出することが可能となり、読み取り精度と信
頼性とを共に高めることができる。
像するマーキングの光学像も大きくなるので、高分解能
の画像を検出することが可能となり、読み取り精度と信
頼性とを共に高めることができる。
【0119】また、照射光の入射角を45゜〜70゜と
するので、反射角の角度範囲(0゜〜10゜)と重なら
ないようにすることによって、正反射を含まない拡散反
射光を受光センサーにより検出することができる。これ
により、読み取り精度と信頼性とを共に向上させること
ができる。
するので、反射角の角度範囲(0゜〜10゜)と重なら
ないようにすることによって、正反射を含まない拡散反
射光を受光センサーにより検出することができる。これ
により、読み取り精度と信頼性とを共に向上させること
ができる。
【0120】請求項9記載のマーキング読み取り装置
は、仮に、1台の投光器によりマーキング面へ光を照射
する場合には、そのマーキング領域内の互いに離れた位
置により、照射光の入射角度や照度に相違が生じる。特
にマーキング領域の長さが投光器からマーキング領域ま
での距離に比べて十分に小さいとみなせないときは上記
の相違は大きくなる。このために、受光センサーにより
検出される拡散反射光の光量の、マーキング領域内の位
置による依存性が大きくなり、マーキング読み取りの信
頼性が低下する恐れが生じる。
は、仮に、1台の投光器によりマーキング面へ光を照射
する場合には、そのマーキング領域内の互いに離れた位
置により、照射光の入射角度や照度に相違が生じる。特
にマーキング領域の長さが投光器からマーキング領域ま
での距離に比べて十分に小さいとみなせないときは上記
の相違は大きくなる。このために、受光センサーにより
検出される拡散反射光の光量の、マーキング領域内の位
置による依存性が大きくなり、マーキング読み取りの信
頼性が低下する恐れが生じる。
【0121】しかし、複数個の投光器からマーキング領
域へ、その複数端側から光を照射することにより、上記
入射角や照度の相違を低減することができる。したがっ
て、検出光量の位置依存性が小さくなり、ゆえに、マー
キング読み取り精度と信頼性とを共に向上させることが
できる。
域へ、その複数端側から光を照射することにより、上記
入射角や照度の相違を低減することができる。したがっ
て、検出光量の位置依存性が小さくなり、ゆえに、マー
キング読み取り精度と信頼性とを共に向上させることが
できる。
【0122】請求項10記載のマーキング読み取り装置
は、レーザー装置からのレーザービームは対象部材の表
面のマーキング領域上に照射され、拡散反射光は正反射
の方向からはずれた方向から、採取用光学系により採取
され、さらに、採取された拡散反射光は0次元の光電変
換素子によって検出される。その際、レーザービームの
照射スポットは、レーザービームあるいは対象部材の走
査等により、マーキング領域の全域に走査され、マーキ
ング領域からの拡散反射光は1次元あるいは2次元の画
像として検出される。
は、レーザー装置からのレーザービームは対象部材の表
面のマーキング領域上に照射され、拡散反射光は正反射
の方向からはずれた方向から、採取用光学系により採取
され、さらに、採取された拡散反射光は0次元の光電変
換素子によって検出される。その際、レーザービームの
照射スポットは、レーザービームあるいは対象部材の走
査等により、マーキング領域の全域に走査され、マーキ
ング領域からの拡散反射光は1次元あるいは2次元の画
像として検出される。
【0123】そして、照射スポット走査の際、マーキン
グが施された面分に対するレーザービームの入射角、マ
ーキング上の照射スポットの面積、受光センサーにより
検出される拡散反射光のマーキングを施された面分に対
する反射角、および光電変換素子により検出される拡散
反射光の立体角の4つの物理量は固定される。
グが施された面分に対するレーザービームの入射角、マ
ーキング上の照射スポットの面積、受光センサーにより
検出される拡散反射光のマーキングを施された面分に対
する反射角、および光電変換素子により検出される拡散
反射光の立体角の4つの物理量は固定される。
【0124】拡散反射光の検出光量は、反射面の表面粗
さの他に、この4つの物理量に強く依存しており、走査
の際これらの物理量の変動をなくし、あるいは抑えるこ
とにより、外乱を抑え、表面の粗さの違いを明瞭に識別
することが可能になる。
さの他に、この4つの物理量に強く依存しており、走査
の際これらの物理量の変動をなくし、あるいは抑えるこ
とにより、外乱を抑え、表面の粗さの違いを明瞭に識別
することが可能になる。
【0125】また、マーキング面が曲面の場合や、マー
キング領域が広範囲にわたる場合であっても、高い信頼
性で読み取りを行うことができる。
キング領域が広範囲にわたる場合であっても、高い信頼
性で読み取りを行うことができる。
【0126】さらに、受光センサーは入力光量を電気信
号に変換して検出するので、表面粗さの識別やパターン
の認識などの際、種々のデータ処理を施すことができ、
読み取りを容易に行うことができる。
号に変換して検出するので、表面粗さの識別やパターン
の認識などの際、種々のデータ処理を施すことができ、
読み取りを容易に行うことができる。
【0127】請求項11記載のマーキング読み取り装置
は、CW光源を使用することにより照射光の強度の時間
的安定性が得られるので、レーザー装置と受光センサー
と機械的走査手段とを有する場合においても受光センサ
ーによる検出光量の検出タイミングによる依存性やそれ
に伴う検出光量不足の虞れが殆ど無くなる。このため
に、読取り精度と信頼性とを共に向上させることができ
る。
は、CW光源を使用することにより照射光の強度の時間
的安定性が得られるので、レーザー装置と受光センサー
と機械的走査手段とを有する場合においても受光センサ
ーによる検出光量の検出タイミングによる依存性やそれ
に伴う検出光量不足の虞れが殆ど無くなる。このため
に、読取り精度と信頼性とを共に向上させることができ
る。
【図1】本発明に係わるマーキング読み取り装置の第1
実施形態の全体構成図。
実施形態の全体構成図。
【図2】表面の光拡散性と輝度の方向特性を一般的に示
す図。
す図。
【図3】表面の光拡散性と表面の粗さとの一般的な関係
を例示する図。
を例示する図。
【図4】本発明の第2実施形態の全体構成図。
【図5】本発明の第3の実施形態の全体構成図。
1,1A,1B マーキング読み取り装置 2 対象部材 2a 対象部材の表面 2b 機械研磨面 3 マーキング 4a,4b 一対の発光ダイオード投光器 5 採取用光学系 5a レンズ 5b 絞り部材 5c 遮光カバー 6 CCDイメージセンサー 7 データ処理装置 8 信号ケーブル 9 光電変換面 11a X−Y駆動ステージ 11b X−Y駆動ステージのコントローラー 12 CWレーザー装置 13 光電変換素子 15 照射光学系 15b ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 延忠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐野 雄二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 山田 明孝 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 萩原 俊夫 東京都新宿区坂町26番地23 株式会社東研 内 (72)発明者 小平 攻 東京都調布市多摩川1丁目43番2号 株式 会社東研テクノ内
Claims (11)
- 【請求項1】 表面が滑らかな領域とこれよりも表面が
粗い領域とによりパターンに構成されているマーキング
が表面に予じめ施されている金属製の対象部材に照射光
を照射し、この照射光の上記マーキングからの拡散反射
光を、上記対象部材のマーキングが施された面分と上記
照射光の進行方向とにより決定される正反射の方向から
外れた方向から採取し、上記マーキングの滑らかな領域
からの拡散反射光の検出光量と、粗い領域からの拡散反
射光の検出光量との相違に基づいて上記マーキングを読
み取るマーキング読み取り方法。 - 【請求項2】 表面が滑らかな領域とこれよりも表面が
粗い領域とによりパターンに構成されているマーキング
が表面に予じめ施されている金属製の対象部材に照射光
を照射する投光器と、 この照射光の上記マーキングによる拡散反射光を、上記
対象部材のマーキングが施された面分と上記照射光の進
行方向とにより決定される正反射の方向から外れた方向
から採取する採取用光学系と、 この採取された拡散反射光を検出する受光センサーと、 この受光センサーにより検出した上記マーキングの滑ら
かな領域からの拡散反射光の検出光量と、粗い領域から
の拡散反射光の検出光量との相違に基づいて上記マーキ
ングを読み取る読み取り手段と、 を具備していることを特徴とするマーキング読み取り装
置。 - 【請求項3】 請求項2に記載のマーキング読み取り装
置において、 投光器は、対象部材の表面が機械研磨面である場合に、
その機械研磨の条痕方向と直交する方向から光を照射す
る構成であることを特徴とするマーキング読み取り装
置。 - 【請求項4】 請求項2または3記載のマーキング読み
取り装置において、 投光器は、マーキング領域の全域を一度に照射できる広
角型放射光源を有し、 受光センサーが1次元あるいは2次元の撮像デバイスで
あることを特徴とするマーキング読み取り装置。 - 【請求項5】 請求項2〜4のいずれか1項に記載のマ
ーキング読み取り装置において、 投光器は、直流点灯の光源を有することを特徴とするマ
ーキング読み取り装置。 - 【請求項6】 請求項2〜4のいずれか1項に記載のマ
ーキング読み取り装置において、 投光器は、受光センサーの検出時間以下の周期で高周波
点灯される光源を有することを特徴とするマーキング読
み取り装置。 - 【請求項7】 請求項2〜6のいずれか1項に記載のマ
ーキング読み取り装置において、 受光センサーは、CCD(電荷結合素子)イメージセン
サーであることを特徴とするマーキング読み取り装置。 - 【請求項8】 請求項2〜7のいずれか1項に記載のマ
ーキング読み取り装置において、 対象部材のマーキングが施された面分に対する照射光の
入射角であり、マーキングが施された面分の垂線に対し
て照射光の進行方向が成す角度を45゜〜70゜とし、
かつ、受光センサーが検出する対象部材のマーキング領
域からの拡散反射光の反射角であり、マーキングを施さ
れた面分の垂線に対して反射光の進行方向が成す角度を
0゜〜10゜とすることを特徴とするマーキング読み取
り装置。 - 【請求項9】 請求項2〜8のいずれか1項に記載のマ
ーキング読み取り装置において、 投光器は、複数個有することを特徴とするマーキング読
み取り装置。 - 【請求項10】 請求項2〜9のいずれか1項に記載の
マーキング読み取り装置において、 投光器が、直流点灯または高周波点灯の光源に代えてレ
ーザー装置であると共に、受光センサーが、1次元また
は2次元の撮像デバイスに代えて0次元の光電変換素子
であり、 上記レーザー装置からのレーザービームの照射スポット
をマーキング領域上に走査する手段と、 上記マーキングが施された面分に対するレーザービーム
の入射角、マーキング上の照射スポットの面積、前記受
光センサーにより検出される拡散反射光のマーキングを
施された面分に対する反射角、および前記受光センサー
により検出される拡散反射光の立体角を固定する手段
と、 を有することを特徴とするマーキング読み取り装置。 - 【請求項11】 請求項10記載のマーキング読み取り
装置において、 投光器は、CWのレーザービームを出力するCWレーザ
ー装置であることを特徴とするマーキング読み取り装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8022814A JPH09218910A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | マーキング読み取り方法及び装置 |
| EP96117952A EP0773505B1 (en) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Laser marking system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8022814A JPH09218910A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | マーキング読み取り方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218910A true JPH09218910A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12093165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8022814A Pending JPH09218910A (ja) | 1995-11-10 | 1996-02-08 | マーキング読み取り方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09218910A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5867751A (en) * | 1993-04-28 | 1999-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Process cartridge detachably mountable to an image forming apparatus having an improved arrangement of voltage applying members |
| JP2007279822A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Hitachi Maxell Ltd | 手書き入力システム |
| GB2440386A (en) * | 2006-06-12 | 2008-01-30 | Ingenia Technology Ltd | Scanner authentication |
| JP2008527492A (ja) * | 2004-12-30 | 2008-07-24 | シンボル テクノロジーズ, インコーポレイテッド | 情報キャプチャイルミネーションのための方法および装置 |
| US8892556B2 (en) | 2009-11-10 | 2014-11-18 | Ingenia Holdings Limited | Optimisation |
| US8896885B2 (en) | 2004-03-12 | 2014-11-25 | Ingenia Holdings Limited | Creating authenticatable printed articles and subsequently verifying them based on scattered light caused by surface structure |
| US9818249B1 (en) | 2002-09-04 | 2017-11-14 | Copilot Ventures Fund Iii Llc | Authentication method and system |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP8022814A patent/JPH09218910A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5867751A (en) * | 1993-04-28 | 1999-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Process cartridge detachably mountable to an image forming apparatus having an improved arrangement of voltage applying members |
| US9818249B1 (en) | 2002-09-04 | 2017-11-14 | Copilot Ventures Fund Iii Llc | Authentication method and system |
| US8896885B2 (en) | 2004-03-12 | 2014-11-25 | Ingenia Holdings Limited | Creating authenticatable printed articles and subsequently verifying them based on scattered light caused by surface structure |
| US9019567B2 (en) | 2004-03-12 | 2015-04-28 | Ingenia Holdings Limited | Methods and apparatuses for creating authenticatable printed articles and subsequently verifying them |
| JP2008527492A (ja) * | 2004-12-30 | 2008-07-24 | シンボル テクノロジーズ, インコーポレイテッド | 情報キャプチャイルミネーションのための方法および装置 |
| JP2007279822A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Hitachi Maxell Ltd | 手書き入力システム |
| GB2440386A (en) * | 2006-06-12 | 2008-01-30 | Ingenia Technology Ltd | Scanner authentication |
| US8892556B2 (en) | 2009-11-10 | 2014-11-18 | Ingenia Holdings Limited | Optimisation |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040712 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040928 |