JPH05143773A - 刻印及び刻印装置と該刻印の識別方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】物品の表面に施される刻印の識別機能を高め
る。 【構成】製品ロット１の表面に施される刻印２の断面Ｖ
字のなす角度を120°とし、その上方から照射される照
明光の照射方向を製品ロット１表面に対して30の角度に
設定し、上方に反射する光を撮像して識別する。刻印２
内表面が理想的に平坦で、光の回折を無視して考える
と、刻印２内表面の全面に照射した光を上方に反射で
き、かつ、刻印以外の製品ロット１表面からの反射光の
上方に対する成分を小さくでき、反射光を暗くできるの
で、コントラストも確保され、刻印２の識別機能が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴム，樹脂，金属製品
等に施される刻印、該刻印を施す装置、該刻印を識別す
る方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例えば、製品ロットの品質管理等の
ため、製品ロットの表面に刻印を施し、該製品ロットの
品質検査を行い、該検査結果を保管する一方、検査結果
を記した証明書を製品に添付して出荷するようなことが
行われている。その場合、検査前に該刻印の識別を行っ
てから、該製品ロットに対応させて試験結果を記録する
ようにしている。

【０００３】前記刻印の識別は、従来人間により行われ
ているが、刻印は印刷と異なりコントラストが悪いため
識別しにくく作業効率が悪い。そのため、刻印に光を当
ててその反射光を撮像して識別を行うことが提案されて
いる。。その場合の識別方式として明視野方式と暗視野
方式とが知られている。明視野方式は試験片表面に直角
な方向から光を照射し、表面に対向する位置で反射光を
捕らえて識別する方式であり、刻印以外の表面からの反
射光は表面に対向する方向に反射するので明るく、刻印
部分の反射光は刻印内部で反射を繰り返して減衰するた
め暗く捕らえられて識別される。一方、暗視野方式は試
験片表面に斜め方向から光を照射し、同じく表面に対向
する位置で反射光を捕らえる方式であり、刻印以外の表
面からの反射光は表面に対向する方向に対して斜めに反
射するため暗く、刻印部分の反射光は表面と対向する方
向に近い方向に反射するので明るく捕らえられて識別さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際には、
試験片の表面は製品ロット毎に粗さのばらつきや、汚
れ、鉄鋼製品等では黒皮のついたもの等があって該表面
への入射側と反対側への反射率が低く、刻印部分との間
の明暗のコントラストがつきにくく識別精度を十分高め
ることができていないのが実状である。刻印の識別精度
を上げるために刻印周辺の物品表面の精度を上げて反射
率を高めコントラストを増大することはコスト面等から
実質的に困難である。

【０００５】前記明視野方式の場合、コントラストを増
大するため、刻印部分の反射光の撮像装置方向への反射
光量を少なくする方法として、断面Ｖ字型の刻印のＶ字
のなす角度を小さくする方法も考えられるが、その場
合、刻印の溝幅が小さくなってコントラストは増大する
が暗い部分の線が細くなって識別しにくくなるため限界
がある。

【０００６】一方、暗視野方式の場合、従来では断面Ｖ
字型の刻印におけるＶ字のなす角度は明視野の場合と同
様45°程度となっている。しかしながら、かかる設定角
度の刻印では該刻印からの反射光を物品表面に対向する
撮像位置に向けて反射させるのは極めて不十分であるこ
とが判明した。仮に、刻印表面が理想的に平坦であって
照明光が入射角と対称な反射角方向のみに反射し、光の
回折も無視して考えた場合、Ｖ字角度を45°に設定した
刻印では、物品表面と直角な方向に反射する光は理論上
は存在しない。実際には従来でも一応識別できていたの
は、表面が完全な平坦ではないため乱反射があり、特に
刻印の表面近傍の部分が山形に盛り上がっているので、
主にこの部分からの反射光を比較的明るく捕らえること
によっている。しかし、刻印のばらつきにより前記の山
が途切れているようなことがあると誤った認識がされて
しまう虞もあった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、暗視野方式において刻印形状を適切に
設定することにより、刻印の識別精度を大幅に向上でき
るようにした刻印及び刻印識別の方法及び装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
刻印は、物品表面に断面Ｖ字型をなし該Ｖ字のなす角度
が70°〜140 °の範囲に設定された刻印とした。また、
本発明に係る刻印装置は、物品表面に断面Ｖ字型をなし
該Ｖ字のなす角度が70°〜140 °の範囲に設定された刻
印を施す手段を含んで構成した。

【０００９】また、本発明に係る刻印の識別方法は、前
記刻印が施された物品の表面の刻印に向けて物品表面に
対し50°以下の方向から照明光を照射するステップと、
該照明光の刻印上方に反射する光を受光して刻印の識別
を行うステップと、を含む方法とした。また、本発明に
係る刻印の識別装置は、前記刻印が施された物品の表面
の刻印に向けて物品表面に対し50°以下の方向から照明
光を照射する照明手段と、該照明光の刻印上方に反射す
る光を受光撮像して刻印の識別を行う識別手段と、を含
んで構成した。

【００１０】

【作用】断面Ｖ字型の刻印の表面が理想的に平坦である
と仮定した場合、後述するように刻印表面の少なくとも
一部の面からの反射光を刻印された物品の表面と直角方
向に反射させることが可能なのは、Ｖ字のなす角度が90
°より大きい場合であり、刻印表面の全ての面からの反
射光を刻印された物品の表面と直角方向に反射させるこ
とが可能なのは、Ｖ字のなす角度が120 °以上であるこ
とが判明された。

【００１１】実際上は、刻印表面の粗さやエッジ部分の
盛り上がり等がある場合を考慮すると、90°より小さい
角度から物品表面に対向する方向へ効率的な反射が行わ
れ、また、120 °を超えすぎると同方向へ反射させるた
めの照射方向を物品表面に対して大きな角度とする必要
があるので物品表面からの反射光の明るさも増してきて
明暗のコントラストがつきにくくなる。

【００１２】Ｖ字のなす角度が70°〜140 °の範囲で
は、刻印部分から反射する光による明部分の面積が確保
されると同時に、物品表面を暗く保持でき良好なコント
ラストを得られるので、識別精度が向上する。なお、前
記Ｖ字のなす角度を70°〜140 °の範囲に設定したこと
に対応して、照明ステップ又は手段による刻印への照明
の方向が物品表面に対し50°以下の方向に設定される。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１において、ゴム，樹脂或いは金属等で成形され
た製品ロット１には、所定位置に当該製品ロットを示す
数字やアルファベット等の文字の刻印２が施されてい
る。

【００１４】図２は、前記製品ロット１に設けられた刻
印２の断面形状を示し、断面Ｖ字型のＶ字をなす角度θ
が本実施例では120 °に設定されている。前記刻印２を
施す刻印装置としては、樹脂や金属製品の場合図３に示
すようなポンチ11を使用した打刻方式のものがある。該
ポンチ11の先端面には、刻印文字の突起11ａが形成され
該突起11ａのＶ字型断面のＶ字のなす角度が120 °に設
定されている。また、円錐突起を有したポンチを使用し
てＮＣ制御により点状の打刻を文字形状に沿って連続し
て行う方式でもよく、この場合、ポンチの円錐頂角が12
0 °に設定されている。この他、レーザー光による溶刻
で刻印する方式を用いてもよく、プログラム制御により
断面のＶ字角度を120 °に設定することができる。尚、
ゴム製品の場合は、型で刻印を成形できる。

【００１５】図４は、上記のようにして刻印された製品
ロット１の刻印２を識別する刻印識別装置を示す。製品
ロット１は、支持台21上の所定の位置にセットされる。
該セット位置において製品ロット１の所定位置における
前記刻印２が施された位置の上方に環状の照明装置22と
ＣＣＤカメラ等の撮像装置23が設置されている。前記照
明装置22は、例えば光ファイバの先端を環状に列設した
ものを、刻印２の中心周りを環状に取り囲むように配設
し (刻印が下方に位置する場合) 、各ファイバ先端から
刻印２に向かって製品ロット１表面に対し30°の角度を
有した方向から光を照射するように設定されている。

【００１６】撮像装置23から取り出された撮像信号は、
画像処理装置24及びモニター25に出力される。かかる構
成の作用を説明する。いま、刻印２の内表面が完全な平
坦であると仮定する。図５に示すように刻印２の断面Ｖ
字型のＶ字をなす一対の面には夫々反対側方向から照射
された光が製品ロット１表面に対し30°の角度で入射
し、また、刻印２の内表面に対しては30°の入射角で入
射する。反射角も30°であるから製品ロット１表面に対
して直角な方向に反射する。また、回折を無視しても各
面の全面を直接照射することができる。

【００１７】したがって、刻印２内部の全表面に照射し
てその反射光を撮像装置23方向に向けることができ、該
反射光を受光した撮像装置23により刻印２部分は明る
く、かつ、像面積も最大に確保される。一方、製品ロッ
ト１の表面に対しては30°の角度で入射するため、該表
面の反射光は十分暗く捕らえられ、刻印２部分の明るい
像とのコントラストも大きいので、該撮像信号に基づい
て画像処理装置24は可及的に高精度に刻印２の識別を行
える。

【００１８】また、Ｖ字のなす角度を120 °よりΔθ大
きくした場合を考えると、図６に示すように照明光を製
品ロット１表面に対して30°＋Δθの角度で照射するこ
とにより、刻印２全表面の反射光を撮像装置23方向へ反
射できるが、製品ロット１表面に対する入射の角度がΔ
θだけ増大する分、該表面からの反射光の撮像装置23で
捕らえられる明るさが増大し、コントラストが減少す
る。

【００１９】一方、Ｖ字のなす角度を120 °よりΔθ小
さくすると、図７に示すように反射光を撮像装置23方向
へ向けるには、製品ロット１の表面に対する角度を30°
−Δθで照射すればよいが、回折を無視すると刻印２の
Ｖ字の谷間の部分に直接光が照射されなくなるため、該
谷間の部分が暗くなり、刻印２の明るい部分の面積が減
少する。但し、製品ロット１表面への入射角はΔθだけ
減少する分、該表面からの反射光の撮像装置23で捕らえ
られる明るさが減少するからコントラストは増大する。

【００２０】上記仮定での理論上は、Ｖ字のなす角度を
90°以下としたときには刻印２で反射する光を撮像装置
23方向へ反射させることはできなくなるが、実際には、
前記したように刻印２内表面の凹凸による乱反射やエッ
ジの盛り上がり部分の反射があり、かつ、回折等も考慮
する必要がある。したがって、前記実施例のように断面
Ｖ字型の刻印のＶ字のなす角度を120 °近傍とすること
で刻印の識別機能を可及的に高めることができるが、Ｖ
字のなす角度を70°〜140 °の範囲に設定し、これに対
応した照明光の照射方向を試験片表面に対して50°以下
の角度に設定すれば、十分良好な識別機能が得られるの
で、これらの範囲から適宜に設定すればよい。

【００２１】尚、本発明は、刻印の形成材料に制限され
るものではなく、例えば、タイヤ等のゴム製品や樹脂加
工製品，更には金属製品 (金属板の製品ロット毎に引張
等の強度試験を行う試験片を形成するものにおいて、試
験片に施される刻印を含む)等への刻印及び刻印識別に
も適用できるものである。また、断面のＶ字は厳密なＶ
字形状に限られるものではなく、谷間やエッジ部分等に
多少の丸みを有するものを含むものである。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、断面Ｖ字型の刻印のＶ字のなす角度及び刻印への照
明光の照射方向を適切に設定することにより、刻印部分
からの反射光の明るい部分の面積を確保しつつ、刻印以
外の表面部分からの反射光の暗い部分とのコントラスト
も確保することにより、表面の粗さのばらつき、汚れ、
黒皮等のある物品への刻印でも正確に識別することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る刻印を設けた試験片の正面図

【図２】同上試験片の刻印部分の断面図

【図３】同上の刻印を打刻するポンチの一例を示す斜視
図

【図４】同上の刻印を識別する装置の実施例を示す概略
図

【図５】同上装置の作用を説明するための断面図

【図６】刻印の断面Ｖ字角度を増大した場合の作用を説
明するための断面図

【図７】刻印の断面Ｖ字角度を減少した場合の作用を説
明するための断面図

【符号の説明】

１ 試験片 ２ 刻印 11 ポンチ 21 支持台 22 照明装置 23 撮像装置 24 画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今岡 義行 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物品表面に施される刻印であって、断面Ｖ
   字型をなし該Ｖ字のなす角度が70°〜140 °の範囲に設
   定されることを特徴とする刻印。
2. 【請求項２】物品表面に断面Ｖ字型をなし該Ｖ字のなす
   角度が70°〜140 °の範囲に設定された刻印を施す手段
   を含んで構成したことを特徴とする刻印装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載された刻印が施された物品
   の表面を刻印に向けて物品表面に対し50°以下の方向か
   ら照明光を照射するステップと、該照明光の刻印上方に
   反射する光を受光して刻印の識別を行うステップと、を
   含むことを特徴とする刻印の識別方法。
4. 【請求項４】請求項１の刻印が施された物品の表面の刻
   印に向けて物品表面に対し50°以下の方向から照明光を
   照射する照明手段と、該照明光の刻印上方に反射する光
   を受光撮像して刻印の識別を行う識別手段と、を含んで
   構成したことを特徴とする刻印の識別装置。
5. 【請求項５】前記刻印のＶ字のなす角度が120 °近傍で
   ある請求項１〜４のいずれか１に記載の刻印又刻印装置
   又は刻印の識別方法又は装置。