JP2007317039A - 光学式記号読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーコード等の光学式記号が存在する物品の面と、光学式記号読取装置との間の距離が変化しても正しい位置情報を出力可能な光学式記号読取装置を提供する。
【解決手段】物品２５の表面上の光学式記号２６からの光を受光する受光部１３、１４、１１と、受光部から物品の表面までの水平距離を測定する距離測定部８と、受光部と物品の表面上の光学式記号とを結ぶ直線と、水平面とのなす角度に比例した情報を取得する角度情報取得部１５、６と、前記水平距離と角度に比例した情報とから物品の表面上の光学式記号の高さ情報を取得する高さ情報取得部９とを備える光学式記号読取装置１。受光部は、物品の移動方向に対して垂直な面内を走査する走査光２１が光学式記号から反射された光を受光し、角度情報取得部は、受光部が反射光を受光した時の走査光の軌跡と、水平面とのなす角度に比例した情報を取得することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学式記号読取装置に関し、特に、コンベア等で輸送される物品上に貼着された複数のバーコード等の光学式記号を読み取る光学式記号読取装置に関する。

従来、図３に示すように、コンベヤ等により移動する物品２５の表面のバーコード２６を読み取るため、レーザビーム発生器１０から出力されるレーザビーム２０を、レーザビーム走査器１２に内蔵され、矢印方向に回転する高速回転ミラー１３によって走査し、レーザビーム走査光２１を発生させて読取窓２７から外部に出力することで、物品２５のバーコード２６の面上にレーザビーム走査光２１を照射する光学式記号読取装置３０が使用されている。

ここで、高速回転ミラー１３の回転方向が矢印で示すように右回りとすれば、レーザビーム走査光２１が移動する方向は、レーザビーム走査光軌跡２２の矢印が示すように、下から上に向かう方向となる。

また、一般的には、高速回転ミラー１３を駆動するモータの回転数は１００回／秒程度であり、同図に示すように、６面の回転ミラーを使用すると、レーザビーム走査光２１の走査回数は、１００回／秒×６面＝６００回／秒程度となる。従って、バーコード２６が移動せずに固定され、バーコード２６上を連続的に走査する場合には、バーコード２６は１秒間に６００回程度走査されることになる。

次に、レーザビーム走査光２１のバーコード２６の面上からのレーザビーム反射光２９を、高速回転ミラー１３と反射ミラー１４による反射にて画像情報入力器１１まで導き、受光素子によって電気信号に変換する。

ここで、受光素子から出力される前記電気信号は、図４に示すようなアナログ信号４４となり、バーコードを構成する白黒バーの反射率の高低及びバーの幅の大小に対応した信号となる。すなわち、黒細バー４０と黒太バー４２等に対応した部分のアナログ信号４４のレベルは低く、白細バー４１と白太バー４３等に対応した部分のレベルは高くなる。

また、アナログ信号４４に含まれるパルスの幅は、バーコード２６を構成する太いバーや、細いバーの幅に対応して変化する。続いて、画像情報入力器１１は、アナログ電気信号４４を閾値信号４５によって２値化し、ディジタル信号４６を発生させるとともに、バーコード２６上を走査している時に得られるディジタル信号４６のみを取り出して解読部３に送る。

解読部３において、バーコード以外の文字や、絵柄等を走査した時に得られるディジタル信号４６までを含めて解読すると、処理時間が長くなり、高価な高速処理装置が必要となるため、通常は、バーコード上を走査している時に得られるディジタル信号４６のみを取り出して解読部３に出力する。

ここで、バーコード上を走査している時に得られるディジタル信号４６のみを取り出す方法としては、まず、図４のバーコードの始めと終わりを示すために設けられている大きな幅を持つクリアランスエリア４７によって発生するクリアランスエリア信号４８にて分離され、一塊になったディジタル信号４６を抽出する。

続いて、読み取るべきバーコードを構成している黒バー及び白バーの数は既知であることから、一塊になったディジタル信号４６中に含まれるパルスの数がバーの黒バーの数に一致した場合に、バーコード上を走査している時のディジタル信号４６として解読部３に出力する方法が一般的に行われている。

次に、解読部３は、ディジタル信号４６に含まれるパルスのレベルと幅を分析してバーコードを解読し、解読結果出力部４を経由して外部装置５に出力する。

次に、図５を参照しながら、図３における光学式記号読取装置３０を、実際にコンベヤ６０の側面に取り付けてバーコードを読み取る動作について説明する。

図５に示す例では、光学式記号読取装置３０の読取動作を開始するため、物品到達検知器（投光側）１８ａ、物品到達検知器（受光側）１８ｂと、読取を終了し解読結果の出力を行うタイミングを検出するための物品退出検知器（投光側）１９ａ、物品退出検知器（受光側）１９ｂを備えている。

上記の物品到達検知器１８ａ、１８ｂ、物品退出検知器１９ａ、１９ｂは、双方ともに、投光側から出力される光ビームを受光側で受光し、光ビームの遮光状態を検知して物品の有無を検出する周知の遮光型センサとして記しているが、その他周知の反射型センサ等を用いることもできる。ここで、物品到達検知器（投光側）１８ａ、物品到達検知器（受光側）１８ｂは、図５に示すように、レーザビーム走査光軌跡２２の直前に設置することで、物品３１の搬送方向６１に対する物品３１の先端３６がレーザビーム走査光軌跡２２の直前に到達したことを検出して検知信号を物品到達検知部１６に出力し、光学式記号読取装置３０の読取動作を開始させる。

また、物品退出検知器（投光側）１９ａ、物品退出検知器（受光側）１９ｂは、物品３１の後端３７がレーザビーム走査光軌跡２２の位置から抜け出た直後の位置に設置することで、光学式記号読取装置３０が読取動作を終了し、外部装置５に対する解読結果の出力を開始するタイミングを検出している。

また、前記のとおり、バーコードの走査回数は１秒当たり６００回程度であるが、実際にコンベヤ６０で搬送される物品３１、３２上のバーコード３３〜３５は移動しているため、短時間にレーザビーム走査光軌跡２２から脱するため、走査回数は少なくなる。

実際には、走査回数が１０回程度となるように、バーコードのバーの長さに対応するバーコードの高さやコンベヤ６０の速度が決定される場合が多い。従って、図５に示す物品３１上のバーコード３３でも、読取開始から終了までに１０回程度走査されると仮定すれば、１枚のバーコード３３上を走査した時の上記ディジタル信号４６が１０回程度得られる。

ディジタル信号４６の解読において、バーコードが汚れていたり損傷を受けていると、解読ができなかったり、誤って解読する場合もあるため、１０回の解読結果で最も多い解読結果を読取結果として出力する方法が一般的に行われている。

次に、複数枚のバーコードの読取として、図５の物品３２に示すような４枚のバーコードを読み取る場合を考える。物品３２上には、同一のバーコードａ３３が２枚、バーコードｂ３４が１枚、バーコードｃ３５が１枚で、合計で３種類のバーコードが４枚存在する。ここで、前記のとおり、走査回数を１０回とすれば、読取開始から終了までに、物品３２の上段のバーコードａ３３に対応したディジタル信号４６が１０回、下段のバーコードａ３３に対応したディジタル信号４６が１０回、バーコードｂ３４に対応したディジタル信号４６が１０回、バーコードｃ３５に対応したディジタル信号４６が１０回得られる。

これらのバーコード３３〜３５に対するディジタル信号４６は、解読部３に送られて解読されるが、物品３２の上段のバーコードａ３３に対応した解読結果と、下段のバーコードａ３３の解読結果は同一になるため、異なった場所に存在する２枚のバーコードラベルと判断できない限りにおいては、１枚のバーコードラベルとして解読され、１つの解読結果しか出力されないこととなる。従って、複数の同一のバーコードラベルを読み取るためには、同一内容のバーコードラベルについても何らかの区分をする必要があり、光学式記号読取装置３０では、一例として、図３に示すように、走査位置出力部６から出力されるバーコードがどの位置に存在するかを示す走査位置情報に基づいて、画像情報区分部７が各々のバーコードに対応したディジタル信号４６に区分することで、複数のバーコードの読取を可能としている。

バーコードがどの位置に存在するかを検知するには、レーザビーム走査光２１の走査位置を知る必要があるため、読取窓２７の端にレーザビーム走査光検知器１５を設け、レーザビーム走査光２１がレーザビーム走査光検知器１５に到達した時点でレーザビーム走査光検出信号を走査位置出力部６に出力する。

ここで、走査位置出力部６は、通常、カウンタを内蔵し、常時、カウントアップ又はカウントダウンを行っており、レーザビーム走査光検出信号により内蔵カウンタがクリアされる。従って、ここで、走査位置出力部６がカウントアップする方式とすれば、レーザビーム走査光２１が回転ミラー１３の回転により、まず、レーザビーム走査光検知器１５に到達した時点で内蔵カウンタはクリアされ、レーザビーム走査光軌跡２２の矢印の方向に進むにつれて内蔵カウンタはカウントアップして増加し、走査位置出力部６は、カウンタ値を走査位置カウンタ値６３として出力する。

従って、画像情報区分部７は、バーコードの開始と終了に対応した図４に示すディジタル信号４６のクリアランスエリア信号４８に対して、走査位置カウンタ値６３を対応させることによってバーコードの走査位置を特定することが可能となる。

以上の動作から、画像情報区分部７は、ディジタル信号４６に対する走査位置カウンタ値６３を確認し、走査の毎に略々同一の走査カウンタ値６３が得られるディジタル信号４６においては、同一のバーコードから得られたディジタル信号４６と判断し、ディジタル信号４６に同一の付加番号を付して解読部４に出力する。

一例として、図５の物品３２の下段のバーコードａ３３に対応したディジタル信号４６の開始を示す走査位置出力部６の走査位置カウンタ値６３の値が１００程度、終了を示す走査位置カウンタ値６３が２００程度、上段のバーコードａ３３に対応したディジタル信号４６の開始を示す走査位置カウンタ値６３が４００程度、終了を示す走査位置カウンタ値６３が５００程度であれば、走査の度に１００から２００の値が得られるディジタル信号４６は付加番号を１とし、４００から５００の値が得られるディジタル信号４６の付加番号を２とすることで同一のバーコードの分離を可能としている。

すなわち、物品３２が水平方向に移動する場合には、走査の度に同程度の走査位置カウンタ値６３が得られるため、同程度の値が得られた場合には、同一のバーコードから得られたディジタル信号４６として同一の付加番号を付して同一のバーコードであることを示すことで、同一内容のバーコードの読取を可能としている。

但し、複数の同一バーコードの読取は、図５の物品３２に示すように、同一のバーコードａ３３が印刷された同一の物品を多段に積んだ場合の読取の場合が多いため、多段に詰まれたどの段の物品のバーコードを読み取ったかを示すため、通常は、走査位置出力部６の走査位置カウンタ値６３の１００や２００等の値を外部装置に出力していた。

外部装置５は、走査位置カウンタ値６３の値の大きさから、何段目の物品のバーコードかを判断していた。この場合、前記のとおり、走査位置カウンタ値６３の値が大きいほど高い位置に貼られたバーコードと判断される。

このような複数枚のバーコードを読み取る光学式記号読取装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置があるが、この装置は、帳票に記された複数のバーコードのＯＣＲ装置による読取であり、本発明の特徴である読取装置と読取対象物間の距離が変化した場合のバーコードの読取ではなく、読取装置と読取対象物との間の距離が一定の場合のものである。
特開２００１−４３３０８号公報

しかし、従来の光学式記号読取装置３０では、図３に示した光学式記号読取装置３０とバーコード２６との間の距離が一定の場合には、走査位置出力部６から正しい値を出力することができるが、図６に示すように、物品３１、３２のバーコード３３が貼着されている面と、光学式記号読取装置３０との間の距離が変化する場合には、走査位置出力部６から正しい操作位置カウンタ値６３を出力することは不可能となる。

これは、図６を左手方向から見た場合の図７に示すように、レーザビーム走査光５２、５３のレーザビーム走査光検知器１５に対する走査角５４の値が、同図に示す位置関係になった場合には、より低い位置にある物品３１のバーコード３３に対する走査角５４の値よりも、より高い位置にある物品３２のバーコード３３に対する走査角５４の値が小さくなるため、より低い位置にある物品３１のバーコード３３に対する走査位置出力部６から出力される走査位置カウンタ値６３の値が、より高い位置にある物品３２のバーコード３３に対する走査位置出力部６から出力される走査位置カウンタ値６３の値よりも大きくなり、誤った位置情報を出力することとなるからである。

そこで、本発明は、上記従来の光学式記号読取装置における問題点に鑑みてなされたものであって、バーコード等の光学式記号が存在する物品の面と、光学式記号読取装置との間の距離が変化する場合でも、誤った位置情報を出力することなく、物品上の光学式記号の位置に対応した正しい位置情報を出力することのできる光学式記号読取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、光学式記号読取装置であって、物品の表面上の光学式記号からの光を受光する受光部と、該受光部から前記物品の表面までの水平距離を測定する距離測定部と、前記受光部と前記物品の表面上の光学式記号とを結ぶ直線と、水平面とのなす角度に比例した情報を取得する角度情報取得部と、前記距離測定部が測定した水平距離と、前記角度情報取得部が取得した前記角度に比例した情報とから、前記物品の表面上の光学式記号の高さ情報を取得する高さ情報取得部とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、高さ情報取得部によって、距離測定部が測定した水平距離と、角度情報取得部が取得した角度に比例した情報とから、物品の表面上の光学式記号の高さ情報を取得することができるため、バーコード等の光学式記号が存在する物品の面と、光学式記号読取装置との間の距離が変化する場合でも、正しい位置情報を出力することができる。

前記光学式記号読取装置において、前記受光部は、前記物品の移動方向に対して垂直な面内を走査する走査光が前記光学式記号から反射された光を受光し、前記角度情報取得部は、前記受光部が前記反射光を受光した時の前記走査光の軌跡と、水平面とのなす角度に比例した情報を取得することができ、前記角度情報取得部は、前記走査光が所定の位置を通過した後、前記受光部が前記反射光を受光するまでの間の時間を計時するようにしてもよい。

前記光学式記号読取装置において、前記物品の表面上の光学式記号の読取の開始のタイミングを検知する物品到達検知部と、該光学式記号の読取の終了のタイミングを検知する物品退出検知部とを備えることができる。これによって、物品の表面上の光学式記号以外の文字、図形等からの不要な情報の取得を回避することができる。

前記光学式記号読取装置において、前記走査光をレーザー光とすることができ、前記受光部は、ＣＣＤイメージセンサを備えることもできる。

前記光学式記号読取装置において、前記光学式記号をバーコード又は二次元コードとすることができ、この光学式記号読取装置をバーコード読取装置等として利用することができる。

以上のように、本発明によれば、バーコード等の光学式記号が存在する物品の面と、光学式記号読取装置との間の距離が変化しても、光学式記号について正しい位置情報を得ることのできる光学式記号読取装置を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる光学式記号読取装置の一実施の形態を示し、この光学式記号読取装置１は、大別して、物品２５上の複数のバーコード２６を光学的に走査して画像情報を入力する画像情報入力部２と、画像情報入力部２から出力される画像情報としての複数の電気信号の走査位置カウンタ値６３を出力する走査位置出力部６と、複数の電気信号をバーコード単位に区分する画像情報区分部７と、電気信号を数字や文字の情報に変換する解読部３と、物品２５上のバーコード２６の読取開始タイミングを検出する物品到達検知部１６と、物品２５上のバーコード２６の読取の終了を検出する物品退出検知部１７と、解読結果とバーコード２６の位置情報を外部装置５に出力する解読結果出力部４と、バーコード２６が存在する物品面と光学式記号読取装置１との間の距離を測定する物品間距離測定部８と、走査位置出力部６が出力する走査位置カウンタ値６３と物品間距離測定部８が出力する物品間距離を入力して物品２５上に存在するバーコード２６の高さ情報を出力する走査位置／高さ変換部９とを備え、画像情報区分部７は、走査位置／高さ変換部９から出力される物品の底面から測定したバーコードの高さ情報６４に基づいて複数のバーコードの区分を行う。

次に、上記構成を有する光学式記号読取装置１の動作について図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態においても、従来の光学式記号読取装置３０（図３及び図７参照）の走査位置出力部６が、レーザビーム走査光２１の走査角５４に対応した走査位置カウンタ値６３を走査位置情報として出力するまでの動作は同様であるため、説明を省略する。

物品間距離測定部８が距離測定用パルス光２３を物品２５に対して照射し、パルス光の物品２５からの反射光である距離測定用反射パルス光２４に含まれるパルス光の時間遅れを計測することにより、光学式記号読取装置１と物品２５との間の距離を測定し、一例としてｃｍ単位の距離情報として走査位置／高さ変換部９に出力する。

走査位置／高さ変換部９が、物品間距離測定部８から出力されるｃｍ単位の物品間距離と、走査位置出力部６から出力されるレーザビーム走査光２１に対する走査角５４（図７参照）に対応した走査位置カウンタ値６３とを入力することにより、物品２５上に存在するバーコード２６の位置を表す値に関して、単なる便宜的なカウンタ値である走査位置カウンタ値６３から、ｃｍ単位で測定した距離への変換を行う。

図２に示すように、変換動作において使用される変換テーブルは、一例として、図７の物品間距離５８、５９が５０ｃｍから１００ｃｍ、走査位置カウンタ値６３が１００から３００までの場合における、バーコードの高さ５５〜５７等をｃｍ単位で変換するテーブルとして構成される。

また、走査位置カウンタ値６３が２００の場合には、バーコード高さ情報６４はすべて３０になっているが、これは、レーザビーム走査光２１が水平になった時点で走査位置カウンタ値６３が２００になり、その場合にレーザビーム走査光の物品に対する位置が３０ｃｍになるように記号読取装置の設定位置、内蔵カウンタのカウントアップ周波数等を設定していることを示している。

さらに、物品の底面の高さが２０ｃｍであるような配置とすれば、テーブルで求めた高さから２０ｃｍを引くとバーコードの位置となる。ここで、バーコードの位置とは、バーコードの開始と終了を示すクリアランスエリア信号４８に対応した走査位置カウンタ値６３の２つの値に対して、図２のテーブルで求めたバーコードの開始と終了のバーコード高さ情報６４の平均値とするのが一般的である。

変換テーブルは、見やすくするため、一部を空白としてすべてを記載していないが、走査位置カウンタ値６３が２００を超える領域では、走査位置カウンタ値６３が一定の場合でも物品間距離５８、５９が大きくなるに従ってバーコード高さ情報６４が大きくなる。

従って、上記変換テーブルを使用すれば、物品間距離５８、５９が大きい場合には、走査位置カウンタ値６３が同じ場合でも、バーコード高さ情報６４が大きくなるため、従来技術による光学式記号読取装置３０において発生していた誤りが補正され、さらに現実的な位置の単位として、実際のバーコードラベルの存在する位置をｃｍ単位で出力することができる。

そして、走査位置／高さ変換部９から出力される物品の底面から測定したバーコードの高さ情報６４を画像情報区分部７に出力することで複数のバーコードの区分を行っている。従来技術の光学式記号読取装置３０における同一バーコードの分離は、画像情報区分部７にて走査位置カウンタ値６３を使用して行われたが、本発明における光学式記号読取装置１では、走査の度に走査位置／高さ変換部９から出力される物品の底面からのバーコードの高さ情報６４を使用する。但し、双方ともに入力される数値の同一性を走査の度に確認する方法で行われ、動作原理は同じである。

尚、以後の動作についても、従来技術に記載の光学式読取装置３０の動作と同様であるので、説明を省略する。

以上の説明のとおり、本発明によれば、バーコードが存在する物品の面と光学式記号読取装置との間の距離が変化する場合でも、バーコードの正しい位置情報を出力することができる。

次に、本発明にかかる光学式記号読取装置のもう一つの実施の形態について説明する。

図１に示す実施の形態では、レーザービームを走査して読取を行う読取装置としたが、ＣＣＤカメラ等を使用した読取装置においても、遠方の物品が小さく撮像される装置においては、本発明を適用することができる。尚、読取装置以外の装置については、構成及び動作は上述の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

また、上記実施の形態においては、光学式記号読取装置で読み取る光学式記号がバーコードの場合について説明したが、２次元コード等についても本発明を適用することができる。

本発明にかかる光学式記号読取装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１の光学式記号読取装置において、走査位置情報から高さ位置情報に変換するテーブルを示す図である。 従来の光学式記号読取装置の一実施の形態を示すブロック図である。 バーコードを走査して得られるアナログ信号とディジタル信号を示す図である。 従来の光学式記号読取配置と搬送物の位置関係を示す図である。 本発明にかかる光学式記号読取装置と搬送物の位置関係を示す図である。 図６を左方向から見た状態を説明するための概略図であって、レーザビーム走査光の移動によって得られる走査位置を示す図である。

符号の説明

１ 光学式記号読取装置
２ 画像情報入力部
３ 解読部
４ 解読結果出力部
５ 外部装置
６ 走査位置出力部
７ 画像情報区分部
８ 物品間距離測定部
９ 走査位置／高さ変換部
１０ レーザビーム発生器
１１ 画像情報入力器
１２ レーザビーム走査器
１３ 高速回転ミラー
１４ 反射ミラー
１５ レーザビーム走査光検知器
１６ 物品到達検知部
１７ 物品退出検知部
１８ａ 物品到達検知器（投光側）
１８ｂ 物品到達検知器（受光側）
１９ａ 物品退出検知器（投光側）
１９ｂ 物品退出検知器（受光側）
２０ レーザビーム
２１ レーザビーム走査光
２２ レーザビーム走査光軌跡
２３ 距離測定用パルス光
２４ 距離測定用反射パルス光
２５ 物品
２６ バーコード
２７ 読取窓
２８ 物品位置算出部
２９ レーザビーム反射光
３０ 従来の光学式記号読取装置
３１ 物品
３２ 物品
３３ バーコードａ
３４ バーコードｂ
３５ バーコードｃ
３６ 物品（３１）の先端
３７ 物品（３１）の後端
４０ 黒細バー
４１ 白細バー
４２ 黒太バー
４３ 白太バー
４４ アナログ信号
４５ 閾値信号
４６ ディジタル信号
４７ クリアランスエリア
４８ クリアランスエリア信号
５０〜５３ レーザビーム走査光
５４ 走査角
５５〜５７ バーコードの高さ
５８、５９ 物品間距離
６０ コンベヤ
６１ 搬送方向
６３ 走査位置カウンタ値
６４ バーコード高さ情報

Claims (7)

1. 物品の表面上の光学式記号からの光を受光する受光部と、
   該受光部から前記物品の表面までの水平距離を測定する距離測定部と、
   前記受光部と前記物品の表面上の光学式記号とを結ぶ直線と、水平面とのなす角度に比例した情報を取得する角度情報取得部と、
   前記距離測定部が測定した水平距離と、前記角度情報取得部が取得した前記角度に比例した情報とから、前記物品の表面上の光学式記号の高さ情報を取得する高さ情報取得部とを備えることを特徴とする光学式記号読取装置。
2. 前記受光部は、前記物品の移動方向に対して垂直な面内を走査する走査光が前記光学式記号から反射された光を受光し、
   前記角度情報取得部は、前記受光部が前記反射光を受光した時の前記走査光の軌跡と、水平面とのなす角度に比例した情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学式記号読取装置。
3. 前記角度情報取得部は、前記走査光が所定の位置を通過した後、前記受光部が前記反射光を受光するまでの間の時間を計時することを特徴とする請求項２に記載の光学式記号読取装置。
4. 前記物品の表面上の光学式記号の読取の開始のタイミングを検知する物品到達検知部と、
   該光学式記号の読取の終了のタイミングを検知する物品退出検知部とを備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光学式記号読取装置。
5. 前記走査光は、レーザー光であることを特徴とする請求項２、３又は４に記載の光学式記号読取装置。
6. 前記受光部は、ＣＣＤイメージセンサを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学式記号読取装置。
7. 前記光学式記号は、バーコード又は二次元コードであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学式記号読取装置。

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