特集製造現場に見る活用メリット DPM（ダイレクトパーツマーキング）の必要性とバーコードリーダに求められる能力 [ [ 北條太郎コグネックス㈱ BA1209-21 0915-1060/12/¥500/論文/JCOPY はじめに部品の製造、保管、配送などのサプライチェーンにおいて、生産物の追跡やトレーサビリティはとても重要でなくてはならないものである。それに加えて近年では製造過程においても部品のトラッキングが重要な役割を持ち始めている。各製造工程において、正しい部品が正しいプロセスを介して処理されているか、部品のアッセンブリ工程において適切な部品同士が組み合わせられているかなど、日本の製造業を支える高度な品質レベルを保つためにあらゆる場面でトレーサビリティが使われようとしている。トレーサビリティの手法としてはラベル等を使ったバーコードが広く使われていたが、環境が刻々と変化して行く製造工程の中では使用されるマーキング方式においても対環境性の高いものが要求されてくる。また、自動車を始めとする製造業においては偽造品防止の観点からもより厳密に個体識別が可能なマーキング方法が要望されており、それらを解決する印字方法としてDPMが積極的に導入されている（写真1）。 DPMはダイレクトパーツマーキングの略であり、その名の通り部品に直接刻印することで対環境性を高め偽造品の混入防止にも役立つ。DPMでは殆どの場合、二次元コードが使用される。その理由は、従来の一次元バーコードより小さいサイズでより多くのデータを収納することができ、エラー訂正機能も備わっているからである。 DPMの導入は自動車業界だけでなく電子部品、太陽電池産業、航空宇宙、医療機器など、その適用範囲は急激に拡大している。全ての業界に共通する主な目的は、品質保証、工程管理などであるが、今後これらの分野においても偽造防止は重要なテーマであり、DPM及びそれらの読み取り技術も製造業におけるキーテクノロジの一つとして位置付けられてきている。 DPMの種類と読み取りの難しさ写真1　鋳造部品の加工面にDPMされたDataMatrixの例一言でDPMと言っても、刻印する対象物の材質、刻印方法、刻印スペース、使用環境等によってマーキングの状況が大きく変わってくる。DPMのマーキング方法としては次の様な方式がある。 (1)ドットピーン方式材料の加工面に、先端がカーバイドまたはダイヤモンド針でマークを打刻する。ライフサイクルの要件が厳しい自動車産業と航空宇宙産業で幅広く使用されているが、コントラストが出にくく、月刊自動認識 BA1209-21.indd 1 2012.11　1 2012/10/18 15:05:12 照明技術を駆使してシンボルのモジュールを形成する凹みと部品の加工面の間にコントラストを生成する必要がある。 (2)レーザーマーキング部品の加工面を加熱して融解、気化などの表面変化を起こすことでマークを生成する。自動車産業だけでなく、エレクトロニクス産業、半導体産業、医療機器産業まで幅広い分野で最も多く使用されている。 (3)電気化学エッチング（Electro Chemical Etching）刻印する金属の加工面を、ステンシル型を通して酸化させる事によってマークを生成する。加工面が湾曲した部品の少量マーキングや、ジェットエンジン、自動車、医療機器などの応力に弱い部品のマーキングに使用される。マーキングに時間が掛かり、消耗品向けにはコストが高くなる。 (4)インクジェットプリンタ移動する部品に高速にマーキングすることができ、良好なコントラストを実現する。部品の加工面に下地の形成が必要になる場合がある。これは部品の加工面とインクの化学的相互作用によって、マークの耐久性とコントラストのレベルが決まるからである。一般的には対象物の小型化／複雑化に伴いより小さくマーキングする傾向にあり、さらには“直接刻印”であるが故に出来るだけ製品にダメージを与えないよう、肉眼では見えにくいほど薄い刻印になることも多い（第1図）。 DPMにおいては刻印状況の変化、材質の状態、油などの周囲環境などによってその見え方は個々のワーク毎に大きく違ってくることが多い。また、製造装置の新旧に伴い同一部品への刻印に対しても、マーキングの方法やコードの種類までもが変化しているケースも稀ではない。さらにはマーキング部分のバーコードリーダに対する微妙な角度の変化によってもその状況は一変する。特に金属表面に刻印してあるDPMの場合には、ちょっとした対象物の傾きに対しても見え方が大きく変化する。第2図は金属プレートにドットピーンで刻印した例だが、角度の変化に対してその見え方が大きく変化し最終的には反転（白地に黒、黒字に白）してしまう例である。その他の刻印方法においても刻印表面の微妙な変化や、作業環境の時間的な変化により読み取り条件が刻々と変化することが日常的に有り得る。また、製造現場が日本国内に留まらず世界各国に散らばっている現在の状況においては、刻印条第1図　DPM刻印例第2図　同一対象物での見え方の変化がある状態での読み取り 2　月刊自動認識 2012.11　BA1209-21.indd 2 2012/10/18 15:05:13 第3図　設定変更なしで、あらゆる条件下で読み取りを行っている例件を安定させることは難しく、むしろ個体ごとに読み取り条件が異なると考えて良いであろう。バーコードリーダに求められる能力そのような不特定な条件のなかでバーコードリーダに求められる性能は何であろうか。それは読み取り能力の高さである。DPMが既に製造業のキーテクノロジとなっていることは前述したが、 DPMを読み取るバーコードリーダも製造プロセスの一端を担っていると言えよう。バーコードリーダの性能の低さはラインの停止につながり、即、生産効率の低下につながってしまう。バーコードリーダの使命は、刻々と変化する状況のなかで限りなく安定した読み取り能力を発揮することである。そこには生産技術者の介入や、オペレータによる調整等を必要としない事が理想的である。生産現場においては“最終的に読み取れること”ではなく、 “メンテナンス不要で安定した読み取りを続行できる性能”が必要とされる。第3図では対象物の傾きにより、マーキングの見え方が極端に変化する例であるが、このような場合にも当社のバーコードリーダであれば追従し読み取りを続行することができる。図内で白く囲われた状態は、読み取りが完了した状態を示し、これらは設定の変更なしにひとつの設定で読み取りを行っている。コグネックスの DPM読み取りアルゴリズム当社のバーコードリーダ製品DataManには独自の読み取りアルゴリズム1DMax+™、2DMax+™が搭載されている。第2図の読み取りの様な極性が変化する場合だけでなく、第3図の例の様に明るさの変化やシェーディング、ハレーションにも強く、パラメータの変更や調整無しにアグレッシブに全てのコードを読み取っていく。コグネックスのバーコードリーダ製品 DataManシリーズは当社のバーコードリーダ製品群である（写真2）。ユーザーの使用形態に合わせてハンドヘルド型から固定型まで、様々な種類の製品を取り揃えているが一貫してその高い読み取り率は変わらない。特にDataMan® 300シリーズは、従来のバーコードおよび二次元コード読み取りアルゴリズムである1DMax™、2DMax™をさらに進化させた1DMax+™、 2DMax+™を搭載し、さらには対象物や設置条件に合わせて交換可能な照明やレンズオプションを選月刊自動認識 BA1209-21.indd 3 2012.11　3 2012/10/18 15:05:13 写真2　コグネックスのバーコードリーダ製品群択できる非常に柔軟かつ高性能なバーコードリーダである（第4図）。従来比4倍もの面積を誇る130万画素の撮像素子は、読み取り能力をより高めることに貢献し、広い領域から小さいコードを読み取ることを可能とし、対象物の精密な位置合わせが不要となる。また、DataMan 300ではバーコードリーダ導入時のセッティング時間の短縮や、機械的な変更を伴う段取り替えの負荷を軽減する機能が搭載されている。リキッドレンズは2種類の液体を一つのハウジングに封入し、電圧の制御によって境界面の曲率を変化させ焦点位置を可変とする技術である（第 5図）。これにより機械的な可動部なしにフォーカ第4図　DataMan 300シリーズ第5図　DataMan 300とリキッドレンズ 4　月刊自動認識 2012.11　BA1209-21.indd 4 2012/10/18 15:05:13 第6図　DataMan 300のインテリジェントチューニング機能スを瞬時に合わせることが可能で、対象物までの距離が変化したり、ラインに流れる部品が変更になった場合でも、機械的な設置条件の変更なし、すなわちラインを止めることなしに読み取りを続行することが可能となる。 DataMan 300ではリキッドレンズに加え、さらに簡単に最高の性能を発揮できるインテリジェントチューニング機能を備えている（第6図）。インテリジェントチューニング機能は、対象物に最適な照明設定をDataMan 300が自動的に判別し設定する。この機能を用いることで、生産設備の施工者は本来の性能を引き出すまでに掛る時間を大幅に削減することが可能となり、さらには読み取り能力のバラつきを減らすことでメンテナンス工数の削減を図ることができる。リーダを設置し、本体のTuneボタンを押すだけで即時に最高の読み取り率を得ることができるのである。おわりに当社は1981年に米国マサチューセッツ州で設立された画像処理システムを製造しているメーカーである。フルラインナップの画像処理システムでユーザーをサポートできる唯一の画像処理専業メーカーとして30年間世界のトップで有り続けた技術の集大成がバーコードリーダ製品群である。当社のバーコードリーダ製品は自動車、エレクトロニクス、半導体産業をはじめ様々な製造現場で使用され、日本の“ものづくり”に貢献してきた。あらゆる業界で最高の読み取り率を誇る当社のバーコードリーダを是非体感して頂きたい。筆者紹介北條太郎コグネックス㈱プロダクトマーケティング部プロダクトマーケティンググループ次長〒113-6591　東京都文京区本駒込2-28-8 文京グリーンコート23F TEL：0120-005409（フリーダイヤル） E-mail：[email protected] URL：www.cognex.co.jp 月刊自動認識 BA1209-21.indd 5 2012.11　5 2012/10/18 15:05:13