JPS6366684A - 刻印文字の認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は刻印文字の認識装置に関するものである。

（従来技術〉 従来、製品等の対象物の一部に刻印された刻印文字を認
識する認識装置は、例えば工場の生産ラインの一部に設
置され同ラインを流れてくる対象物の刻印文字を１ｌｉ
ｉ＆し同文字を認識していた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の刻印文字の認識装置においては、刻印
文字が常に一定の位置でないと文字認識ができないため
に刻印文字が所定の位置に位置するように各対象物を位
置決めする必要があり、搬頌する前の処理段階において
位置決め装置等が必要となり汎用性に欠けるという問題
があった。

この発明の目的は上記問題点を解消し、対象物を位置決
めすることなく刻印文字を認識することができる刻印文
字の認識装置を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記目的を達成すべく、文字が刻印された対
象物を′ｒ１ｍする撮像手段と、前記１ａ（１１手段か
らの画像に基づいて対象物の刻印面を抽出する刻印面抽
出手段と、前記抽出手段の抽出した刻印面形状を実刻印
面の形状に変換する正規化手段と、前記正規化手段の変
換した刻印面画像を記憶する記憶手段と、及び、前記記
憶手段の刻印面画像を二値化し刻印部分の輪郭をとり、
その輪郭の大きさにより刻印文字の存在を割出すととも
にその刻印文字の位置検出を行う文字位置検出手段とを
設ける。さらに、前記記憶手段に記憶した刻印面画像を
呼出し、前記文字位置検出手段にて割出した位置検出に
よりその対応する画像中の文字領域の抽出を行う文字抽
出手段と、前記文字抽出手段の抽出した刻印文字画像を
二値化する二値化手段と、前記二値化手段の二値化した
刻印文字画像と予め用意した文字の多方向の標準文字パ
ターンとを照合するパターンマツチング手段と、及び、
前記パターンマツチング手段の照合に基づいてその刻印
文字を判定する判定手段とを設けた刻印文字の認識装置
をその要旨としたものである。

（作用） 上記手段により、撮像装置が文字が刻印された対象物を
ｙａ像し、刻印面抽出手段がその撮像装置からの画像に
基づいて対象物の刻印面を抽出し、正規化手段がその抽
出手段の抽出した刻印面形状を実刻印面の形状に変換し
、記憶手段が正規化手段の変換した刻印面画像を記憶す
る。又、文字位置検出手段が記憶手段の刻印面画像を二
値化し刻印部分の輪郭をとり、その輪郭の大きさにより
刻印文字の存在を割出すとともにその刻印文字の位置検
出を行い、文字抽出手段が前記記憶手段に記憶した刻印
面画像を呼出し、文字位置検出手段にて割出した位置検
出によりその対応する画像中の文字領域の抽出を行い、
二値化手段が文字抽出手段の抽出した刻印文字画像を二
値化する。さらに、パターンマツチング手段が二値化手
段の二値化した刻印文字画像と予め用意した文字の多方
向の標準文字パターンとを照合し、判定手段がパターン
マツチング手段の照合に基づいてその刻印文字を判定す
る。

（実施例） 以下、この発明をエンジンのピストンに刻印された刻印
文字を識別するための認識装置に具体化した一実施例を
図面に従って説明する。

第１図に示すように、対象物としてのピストン１の製造
工場における生産ラインＬにおいて、製造されたピスト
ン１がその円形を成す上面１ａに文字が刻印されて搬送
される。そして、本実施例ではピストン上面１ａには２
箇所にｒＡＪ、ｒＢＪ、ｒＣＪ、ｒｌＪ、ｒ２Ｊ、ｒ３
Ｊのうちのいずれかの文字が刻印される。

そのラインＬのピストン１の移動位置におけるその上方
にはライト２が配置され、同ライト２によりピストン１
の刻印面（上面＞１ａが照射される。又、ピストン１の
移動位置の斜め上方には撮像手段としてのＣＯＤカメラ
３が配設され、同ＣＯＤカメラ３が生産ラインＬを搬送
されてくるピストン１を撮像する。この画素構成は２５
６Ｘ２５６個の画素で構成されている。

なお、ＣＯＤカメラ３からの信号（以下、画素信号とい
う）のレベルは明るい部分はど高く、暗いほど低くなる
。

さらに、ＣＯＤカメラ３からの画素信号はマイクロコン
ピュータ４に出力されるとともに同マイクロコンピュー
タ４に接続されたディスプレー装置５の画面５ａに前記
ＣｃＤカメラ３にょる撮像内容が表示される。

次に、この刻印文字の認識装置の電気的構成を第２図に
基づいて説明する。

前記マイクロコンピュータ４は刻印面抽出手段。

正規化手段９文字位置検出手段１文字抽出手段。

二値化手段、パターンマツチング手段及び判定手段とし
ての中央処理装置（以下、ＣＰｔＪという）６と、制御
プログラムを記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ　）
よりなるプログラムメモリ７と、ＣＰＵ６の演算処理結
果及び画素データ等が一時記憶される読み出し及び書き
替え可能なメモリ（ＲＡＭ）よりなる記憶手段としての
作業用メモリ８、及びタイマ９等から構成されている。

ＣＰＵ６はプログラムメモリ７に記憶された制御プログ
ラムにて刻印文字の認識及びディスプレー装置５の画像
表示のための各種の演算処理動作を実行するようになっ
ている。

前記ＣＰＬＪ６は前記タイマ９が計時する時間に基づい
て一定時間ごとに（ピストン１が撮像位置に搬送される
ごとに）入出力インターフェイス１０及びＡ／Ｄ変換器
１１を介して前記ＣＯＤカメラ３を走査制御するととも
に、そのＣＣＤカメラ３からの画素信号をＡ／Ｄ変換器
１１．バスコントローラ１２を介して画素データにして
作業用メモリ８に記憶させる。

Ａ／Ｄ変換器１１はＣＣＤカメラ３からの画素信号をア
ナログ値からデジタル値に変換するものであって、予め
設定した２５６段階に区分したレベル中どのレベルにあ
るか判別し１画素ごとにそのレベルを８ビツトで符号化
している。そして、順次入力されてくる画素信号をその
２５６段階に区分された範囲内で符号化し画素データと
して作業用メモリ８に記１する。

レベルコントローラ１３は前記ＣＰＵ６からの制御信号
に基づいてＡ／Ｄ変換器１１が前記画素信号を符号化す
るための設定値を決めるデータを同Ａ／Ｄ変換器１１に
出力するようになっている。

ドライブコントローラ１４はＣＰｔＪ６からの制御信号
に基づいてディスプレー装置５を駆動して同画面５ａに
画像表示させる。

次に、このように構成した刻印文字の認識装置の作用を
第３図に示すフローチャート図に基づいて説明する。

今、刻印されたピストン１がラインＬにて搬送されライ
ト２及びＣＣＤカメラ３の前に来る。すると、ＣＰＬＩ
６はタイマ９の計時に基づいてピストン１が所定のＩＩ
（１位置に来たことを判断する。

すなわち、ピストン１が所定位置にあるかはラインＬの
速度が予め求められているのでタイマ９の計時により求
められる。そして、ＣＰＵ６は入出力インターフェイス
１０．Ａ／Ｄ変換器１１を介してＣＣＤカメラ３を動作
させると、ＣＣＤカメラ３は第４図（ａ）に示すように
ピストン１を撮像する。

ＣＰＵ６は前記Ａ／Ｄ変換器１１にこの画像信号を各画
素ごとに区分させ、その区分ごとにレベルを判定して画
素データに変換してバスコントローラ１２を介して作業
用メモリ８に記憶させる〈画像入力）。

この画像入力によりＣＰＵ６はその作業用メモリ８に記
憶した画素データを画像処理するとともに同画像をドラ
イブコントローラ１４を介してディスプレー装置５の画
面５ａに表示させる。

そして、ＣＰＵ６はライト２の照射により明るくなって
いる（第４図（ａ）においては白くなっている）刻印面
１ａを分離しピストン１全体を示す画俄から刻印面１ａ
を抽出する（刻印面の抽出処理動作）。

又、ＣＰＵ６はＣＣＤカメラ３がピストン１に対し一定
角度傾いた状態で撮像していることから、前記抽出した
刻印面１ａが楕円形となっているのでその長軸と短軸の
比を１対１とすべく、すなわち第４図＜ｂ）に示すよう
に楕円の刻印面１ａが円形となる実際の刻印面の形状に
変換する（刻印面の正規化処理動作）。

よって、この正規化により前記抽出した刻印面形状が実
刻印面の形状とほぼ同じ形状に変換される。又、この正
規化された刻印面画像は作業用メモリ８に記憶される。

なお、この刻印面１ａの正規化を精密に行なう場合は予
め求めたＣＣＤカメラ３のピストン１の刻印面１ａに対
する傾き、高さ、焦点距離等に基いて射影変換（座標変
換）により行なってもよい。

さらに、ＣＰｔＪ６は作業用メモリ８に記憶した刻印面
画像を読み出し、その画像の鮮明化及び縁の特殊な形状
を検出するために微分処理を行なう（微分処理動作）。

なお、この微分処理動作は他にもラプラシアン、シーベ
ル等の方法を使用してもよい。

次に、ＣＰＵ６は微分処理された刻印面画像を一定のレ
ベル値（しきい値）を決め二値化し、２５６段階の濃度
レベルを持つ画像を濃度の急に変化するところ（輪郭）
を白レベルとする（二値化処理動作）。

そして、ＣＰＵ６は雑音を消去するための平滑化を行な
うとともに所定のレベル値（しきい値）にて二値化する
。すなわち、第４図（Ｃ）に示すように前記二値化処理
動作により浮かび上がった輪郭をその刻印部分Ｋ１．に
２．に３．に４　（このピストン上面１ａの輪郭も刻印
部分とみなす）ごとにまとめ不連続になっている所をつ
なげる（平滑化、二値化処理動作）。

さらに、ＣＰｔＪ６は第５図に示すように、その刻印文
字を含んだ各刻印部分Ｋ１．に２．に３゜Ｋ４ごとに番
号を付はグループ化しその番号の領域についてそれぞれ
面積Ｓ１，３２．Ｓ３，３４、それを囲む最小四角形の
縦横の長さＸｌ、Ｘ２゜Ｘ３．Ｘ４．Ｙｌ、Ｙ２．Ｙ３
．Ｙ４を計測？ｊる（ラベリング処理動作）。

ＣＰＵ６はそのラベリングされた刻印文字を含む各刻印
部分に１〜に４について求めた面積８１〜Ｓ４、最小四
角形の縦横×１〜Ｘ４．Ｙｌ〜Ｙ４に対し予め定めた６
個の刻印文字（ｒ３Ｊ　。

ｒＡＪ等）の各個Ｓ′、Ｙ＝、Ｘ＝とを比較し刻印文字
の存在を割出すとともにその文字が刻印面１ａのどの位
置に在るか判別し刻印文字の絞り込みを行なう。すなわ
ち、輪郭の大きさから文字の存在を割出すとともにその
位置検出を行なう（文字の位置検出処理動作）。

第５図に示す例においては「３」及びｒＡＪの文字があ
る位置を検出する。

そして、ＣＰＬＪ６は前記刻印面の正規化処理動作によ
り２５６段階の濃度で作業用メモリ８に記憶されている
刻印面画像を呼び出し、前記文字の位置検出処理動作に
て割出した刻印文字（ｒ３Ｊ　。

「Ａ」）の位置検出により、第４図（ｄ）に示すように
、その対応する画像中の文字領域の抽出、すなわちその
位置にある刻印文字（「３」及び「Ａ」）の領域のみを
四角形の画像で分離し切り出すく領域の抽出処理動作）
。

さらに、ＣＰｔＪ６はその抽出した刻印文字画像を所定
のレベル値（しきい値）にて二値化し第４図（ｅ）に示
すように文字だけを白にし他の所は黒にする（二値化処
理動作）。この際、サンプル（ピストン１）ごとにコン
トラストが異なるためにその領域内における最小濃度と
最大１１度との間の背景濃度幅の範囲にしきい値を設定
し二値化する。

さらに、ＣＰｔＪ６は第６図（ａ）に示すように、この
抽出二値化した刻印文字に対し予め用意した各文字の多
方向の標準文字パターンＰを順次照合する。すなわち、
第５図（ｂ）に示すように文字ｒＡＪ、　　ｒＢＪ、　
　ｒｃＪ、　　［１Ｊ、　　ｒ２Ｊ、　　ｒ３Ｊごとに
重心位置で４５度ずつ回転した各８枚の標準文字パター
ンＰ（合計、６文字部８枚＝４８枚）を用意し、抽出し
た刻印文字ｒＡＪ及び「３」に対し１枚ずつ順にマツチ
ングさせる。そして、このパターンマツチング処理によ
り、抽出した刻印文字ｒＡＪ及び「３」の文字部と各標
準文字パターンＰの文字部の重さなり度合いが最も高い
（マツチング率が高い）パターンを選択しそのパターン
にて文字の判定及びその文字の向きを判断する（文字判
定処理動作）。なお、この各標準文字パターンＰはプロ
グラムメモリ７に予め記憶されている。

このようにして、ラインＬ上に順次搬送されてくるピス
トン１をタイマ９の計時に基づき所定時間ごとの撮像動
作によりその刻印文字を認識する。

このように本実施例の刻印文字の’に？ｒ　’７１装置
においては、正規化処理動作によりＣＯＤカメラ３が正
面（真上）以外の方向からピストン１の刻印面１ａを撮
像しても実刻印面形状に変換されるので高さの異なるピ
ストン７や搬送されてくる位置の異なる対象物（ピスト
ン１）に対してもその実刻印面を確実に取り出すことが
できる。又、文字判定処理動作の際に多方向の標準文字
パターンＰを予め用意し文字判定するようにしたので、
位置の揃っていないピストン（刻印文字）に対しても刻
印文字を認識することができる。

従って、刻印文字の位置及び刻印面の傾きを揃えること
なく、認識のための条件が少なく既設のラインに対して
も簡単に刻印文字の認識装置を設置することができ、汎
用性に優れている。

さらに、多方向の標準文字パータンＰを使ってマツチン
グを行い文字の種類だけでなく方向も判別できるため、
この文字８１後のラインの後工程において向きを揃える
等の処理が可能となる。さらに、照明は通常のライトを
使用するだけでよく特殊な照明装置を設置することなく
容易に刻印文字の認識を行なうことができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものでなく、
例えばＣＯＤカメラ３の他にも工業用カメラＩＴＶ等を
使用してもよく、又、各文字ごとに用意される多方向の
標準文字パターンＰは４５度ごとの８枚に限られること
なく、さらに細かく（例えば３０度ごとに１２枚等）区
切ったりあるいは粗く（例えば６０度ごとに６枚等）区
切ってもよい。

さらには、対象物としてはピストン１の他各棒の物品で
あってもよく、その刻印文字も前記６種類以外にも各種
の文字を使用するようにしてもよい。

さらに、ピストン１がラインＬｔを搬送され所定の撮像
位置にあるかの検出は、次の方法を採用してもよい。す
なわち、第７図（ａ）、（ｂ）に示すようにタイマ９で
一定時間ごとに画像を取り込み、その撮像した画像に対
し上下〈第７図（ａ　＞、（ｂ）において）の両端部に
おける何本かの水平走査ライン（上側水平走査ラインＬ
Ｕ、下側水平走査ラインＬＪｌ）について二値化を行な
う。そして、第７図（ａ　）に示すようにその上側及び
下側水平走査ラインＬ’ｕ　、　Ｌｔに白画素がない場
合は画像の中央位置にピストン１があると判断し、一連
の刻印文字認識のための処理を行なう。又、第７図（ｂ
）に示すように上側及び下側水平走査ラインＬｔｊ、Ｌ
４に白画素がある場合はピストン１が画像中央位置にな
いとして刻印文字認識のための処理を行なわないように
してもよい。

発明の効果 以上詳述したように、この発明の刻印文字の認識装置は
位置の揃っていない刻印文字に対しても同刻印文字を認
識することができ汎用性に優れたものとすることができ
る優れた効果を発暉する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の刻印文字の認識装置を示す図、第２
図は認識装置の電気的構成を示す電気ブロック図、第３
図は処理動作を示すフローチャート・図、第４図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）。 （ｅ　）はその処理内容を示す図、第５図は文字の位置
検出処理動作を説明するための回、第６図＜ａ）、（ｂ
）は文字の判定の際のマツチング動作を説明するための
図、第７図（ａ）、（ｂ）は別例を説明するための図で
ある。 対象物としてのピストン１、刻印面１　ａ、　ｉｌｌ像
装置としてのＣＯＤカメラ３、刻印面抽出手段。 正規化手段２文字位置検出手段１文字抽出手段。 二値化手段、パターンマツチング手段及び判定手段とし
ての中央処理装置（ＣＰＵ）６、記憶手段としての作業
用メモリ８、刻印部分に１〜に４、標準文字パターンＰ
０ 特許出願人　　株式会社　　費田自動織機製作所代　理
　人　　　　　弁理士　　恩１）博宣第 図面その０ ６図 （ｂ） 第 （ａ） 図面その７ 後■１し ７図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、文字が刻印された対象物を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段からの画像に基づいて対象物の刻印面を抽
   出する刻印面抽出手段と、 前記抽出手段の抽出した刻印面形状を実刻印面の形状に
   変換する正規化手段と、 前記正規化手段の変換した刻印面画像を記憶する記憶手
   段と、 前記記憶手段の刻印面画像を二値化し刻印部分の輪郭を
   とり、その輪郭の大きさにより刻印文字の存在を割出す
   とともにその刻印文字の位置検出を行う文字位置検出手
   段と、 前記記憶手段に記憶した刻印面画像を呼出し、前記文字
   位置検出手段にて割出した位置検出によりその対応する
   画像中の文字領域の抽出を行う文字抽出手段と、 前記文字抽出手段の抽出した刻印文字画像を二値化する
   二値化手段と、 前記二値化手段の二値化した刻印文字画像と予め用意し
   た文字の多方向の標準文字パターンとを照合するパター
   ンマッチング手段と、 前記パターンマッチング手段の照合に基づいてその刻印
   文字を判定する判定手段と を備えた刻印文字の認識装置。