打印系统、打印装置、打印方法以及程序与流程

1.本发明涉及打印系统、打印装置、打印方法以及程序。


背景技术：

2.已知在对象物的表面打印字符、符号、代码等的装置。例如日本特开2016
‑
36840号公报(专利文献1)公开了一种激光打印装置，其通过在工件的表面上扫描激光束，在工件表面的规定的打印预定位置打印期望的字符。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016
‑
36840号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.在对象物的种类或者材料被变更时，例如需要变更打印的位置或者打印面的高度这样的打印条件。为了实现这样的变更，有可能对打印装置进行改造或者变更。在不需要装置的改造的情况下，也有可能需要变更软件的设定。因此，存在为了变更打印条件的设定而需要费用及工时的课题。
8.本发明的目的在于，提供一种能够根据对象物更灵活地变更打印条件的装置以及方法。
9.用于解决课题的手段
10.在本公开的一个例子中，打印系统具有：打标机，其用于在对象物上进行打印；打标机移动装置，其以使对象物与打标机之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使打标机移动；控制器，其通过执行控制程序来控制打标机和打标机移动装置；第1设定部，其设置于控制器的内部或外部，设定用于打标机在对象物上的打印的打印参数；以及第2设定部，其设置于控制器的内部或外部，基于打印参数、以及与对象物的三维形状和位置相关的信息，设定控制器的控制程序。
11.根据该公开，打标机通过打标机移动装置，能够使与对象物之间的相对位置以3以上的自由度变化。因此，能够在对象物的各种位置进行打印。进而，能够在比打标机自身的可打印范围宽的范围内进行打印。或者，不仅能够对静止的对象物进行打印，还能够对移动的对象物进行打印。通过设定控制器的控制程序，能够设定用于这样的打印的条件。控制程序能够通过打印参数、和与对象物的三维形状以及位置相关的信息来设定。因此，能够在不改造装置的情况下改变打印条件。
12.另外，“打印”是指在对象物上标注字符、符号、图形、代码等。
13.在上述公开中，打印参数包含对象物的个体识别信息。第1设定部受理来自外部的指示，由此设定个体识别信息。
14.根据该公开，能够在对象物的期望位置处附加个体识别信息。
15.在上述公开中，打印参数包含相对于对象物的基准位置的打印位置、和从基准位置起的打印方向。
16.根据该公开，能够在对象物的期望位置处沿任意的方向进行打印。
17.在上述公开中，第2设定部进一步基于以下信息中的至少1个信息来设定控制程序：对象物的移动速度；打标机移动装置的可动范围；打标机移动装置的三维形状和打标机的三维形状；以及打标机的可打印距离的范围。
18.根据该公开，在对象物移动的情况下，能够在避免打标机或者打标机移动装置与对象物发生碰撞或者干涉的同时，在对象物上进行打印。
19.在上述公开中，打印系统包含测量对象物的位置的传感器。第2设定部基于由传感器测量出的对象物的位置，决定打标机的目标位置。
20.根据该公开，能够基于传感器的测量结果来决定打标机的目标位置，因此能够使打标机移动到目标位置而在对象物上进行打印。因此，能够在对象物的规定的打印位置处进行打印。
21.在上述公开中，控制器以一边使对象物与打标机之间的相对位置变化一边阶段性地执行打印的方式，控制打标机和打标机移动装置。
22.根据该公开，能够一边使打印位置变化一边阶段性地进行打印。例如在对象物的表面存在起伏的情况下，或者在对象物的表面为曲面的情况下，打印面与打标机的距离不是恒定的。在这样的情况下，若在打印面与打标机的距离恒定的前提下对工件进行打印，则打印质量有可能劣化。但是，通过阶段性地进行打印，能够始终以期望的打印条件进行打印。因此，能够抑制打印质量的降低。
23.在上述公开中，第2设定部构成为基于对象物的三维形状和位置的信息，判定是否能够在对象物上进行打印。打印系统还具有通知部，该通知部将第2设定部的判定结果通知给用户。
24.根据该公开，在实际的打印之前，用户能够知道是否能够在对象物上进行打印。
25.在上述公开中，打印参数包含打印位置信息，该打印位置信息具有冗余性。控制器基于传感器的测量结果和打印位置信息，控制打标机和打标机移动装置调整打印位置。
26.根据该公开，即使在判定为在打印位置处不能进行打印的情况下，也能够期待可在其他打印位置处进行打印。因此，能够提高可在对象物上进行打印的概率。能够基于传感器的测量结果和打印位置信息来控制打标机和打标机移动装置，使得在对象物的可打印位置处进行打印。因此，例如在具有复杂形状的对象物中，能够进行打印。
27.在上述公开中，打标机是激光打标机。
28.根据该公开，在使用了激光打标机的打印中，能够根据对象物灵活地变更打印条件。由此，能够提供便利性优异的激光打标机。
29.在本公开的一个例子中，打印装置具有：打标部，其用于在对象物上进行打印；打标移动部，其以使对象物与打标部之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使打标部移动；以及控制部，其通过执行控制程序来控制打标部和打标移动部，控制部基于打印参数、以及由对象物信息取得部取得的对象物的三维形状和位置，控制打标部和打标移动部，使得在对象物的规定的位置处进行打印。
30.根据该公开，打标部通过打标移动部，能够使与对象物之间的相对位置以3以上的
自由度变化。通过设定控制部的控制程序，能够设定用于这样的打印的条件。控制程序能够通过打印参数、以及与对象物的三维形状和位置相关的信息来设定。因此，能够在不改造装置的情况下改变打印条件。
31.在本公开的一个例子中，打印方法是打印系统的打印方法，该打印系统具有：打标机；打标机移动装置，其以使打标机与对象物之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使打标机移动；以及控制器。打印方法具有以下步骤：取得与对象物的三维形状和位置相关的信息；设定打印参数；基于打印参数、对象物的三维形状和位置，设定控制器的控制程序；以及通过由控制器执行控制程序来控制打标机和打标机移动装置而在对象物上进行打印。
32.根据该公开，通过设定控制程序，能够在不对装置进行改造的情况下变更打印条件。因此，能够不伴随系统或者装置的复杂改造或者变更地进行与对象物相应的打印。
33.在上述公开中，进行打印的步骤包含以下步骤：反复地一边使对象物与打标机之间的相对位置变化一边进行打印。
34.根据该公开，反复地一边使打印位置变化一边进行打印，由此能够始终以期望的打印条件进行打印。因此，能够抑制打印质量的降低。
35.在上述公开中，打印参数包含打印位置信息，该打印位置信息具有冗余性。打印方法包含以下步骤：基于对象物的三维形状、对象物的位置和打印位置信息来控制打标机和打标机移动装置，从而调整打印位置。
36.根据该公开，即使在某个打印位置处不能进行打印，也能够期待可在其他打印位置处进行打印。因此，能够提高可在对象物上进行打印的概率。能够基于传感器的测量结果和打印位置信息来控制打标机和打标机移动装置，使得在对象物的可打印位置处进行打印。因此，例如在具有复杂形状的对象物中，能够进行打印。
37.在本公开的一例中，是一种程序，该程序使控制器执行以下步骤：取得与对象物的三维形状和位置相关的信息；以及基于打印参数、对象物的三维形状和位置，控制打标机和打标机移动装置，在对象物上进行打印，该打标机移动装置以使对象物与打标机之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使打标机移动。
38.根据该公开，通过设定控制程序，能够在不对装置进行改造的情况下变更打印条件。因此，能够不伴随系统或者装置的复杂改造或者变更地进行与对象物相应的打印。
39.在上述公开中，进行打印的步骤包含以下步骤：反复地一边使对象物与打标机之间的相对位置变化一边进行打印。
40.根据该公开，反复地一边使打印位置变化一边进行打印，由此能够始终以期望的打印条件进行打印。因此，能够抑制打印质量的降低。
41.在上述公开中，打印参数包含打印位置信息，该打印位置信息具有冗余性，进行打印的步骤包含以下步骤：基于对象物的三维形状、对象物的位置和打印位置信息来控制打标机和打标机移动装置，从而调整打印位置。
42.根据该公开，即使在某个打印位置不能进行打印，也能够期待可在其他打印位置处进行打印。因此，能够提高可在对象物上进行打印的概率。能够基于传感器的测量结果和打印位置信息来控制打标机和打标机移动装置，使得在对象物的可打印位置处进行打印。因此，例如在具有复杂形状的对象物中，能够进行打印。
43.发明的效果
44.根据本发明，能够根据对象物灵活地变更打印装置的打印条件。
附图说明
45.图1是表示本实施方式的打印系统的一个结构例的框图。
46.图2是表示图1所示的控制器的硬件结构的图。
47.图3是表示图1所示的激光打标机(laser marker)的第1结构例的图。
48.图4是表示图1所示的激光打标机的第2结构例的图。
49.图5是用于说明打印系统的运用时的打印系统的动作的示意图。
50.图6是表示本实施方式的打印系统的处理流程的流程图。
51.图7是说明为了对工件的背面进行打印而使用的输送机的形状的示意图。
52.图8是说明为了对工件的背面进行打印而使用的托盘的构造的示意图。
53.图9是用于说明工件w的表面为曲面的情况下的打印的示意图。
54.图10是说明对工件的侧面进行的打印的图。
55.图11是用于说明从观测坐标系向打标机坐标系的坐标变换的图。
56.图12是表示用于设定打印参数的设定画面例的图。
57.图13是表示工件中的打印位置的指定例的图。
58.图14是表示可否打印的判断流程例的流程图。
59.图15是表示可否打印的判断的另一例的图。
60.图16是配置有多个工件的例示性托盘的俯视图。
61.图17是图16所示的各工件的侧视图。
62.图18是将本实施方式的打印系统和读取器组合而成的系统的结构图。
具体实施方式
63.参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对图中的相同或相应的部分标注相同的标号并不重复其说明。
64.＜应用例＞
65.首先，参照图1，对应用本发明的场景的一例进行说明。图1是表示本实施方式的打印系统的一个结构例的框图。如图1所示，打印系统100包含激光打标机10、机器人20、传感器30、控制器40、设定装置50、上位系统60以及网络70。例如，工件w通过输送机(未图示)在生产线上移动。应用打印系统100的制造工序没有特别限定。
66.激光打标机10是用于对作为对象物的工件w进行打印的打标机。在本实施方式中，应用激光打标机作为打标机。但是，打标机也可以是喷墨方式的打标机。打印图案没有特别限定。例如，打印图案既可以是由人类可读的符号(例如字母数字等符号)构成的图案，也可以是qr码(注册商标)等信息符号，还可以是任意的图形、直线、曲线或者点。
67.机器人20是用于使激光打标机10移动的打标机移动装置。激光打标机10安装于机器人20。在本实施方式中，机器人20以使对象物(工件w)与激光打标机10之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使激光打标机10移动。机器人的自由度只要为3以上即可，没有特别限定。因此，机器人的种类也没有限定。垂直多关节机器人、scara机器人、正交机
器人都能够应用于本实施方式。例如，机器人20是多关节机械臂。
68.进而，固定机器人20的方法没有特别限定。机器人20可以是从上方悬挂的类型的机器人，也可以是放置在地面上的类型的机器人。
69.在本实施方式中，为了使对象物与激光打标机10之间的相对位置以3以上的自由度变化，也可以组合多个机器人轴。例如，机器人20也可以是在直线轨道上移动的垂直多关节机器人。
70.传感器30可以是取得与工件w的三维形状以及位置相关的信息的传感器。传感器30也可以感测工件w以及环境(例如输送机或者托盘等)中的一方或者双方。因此，能够将公知的各种传感器应用于本实施方式。作为传感器30，能够应用图像传感器、位移传感器、3d传感器、光学式符号读取器、光电传感器、旋转编码器等，但传感器30的种类并不限定于此。传感器30可以安装于机器人20，也可以与机器人20分离地设置。
71.传感器30的个数没有限定。传感器30也可以通过多种传感器的组合来实现。
72.控制器40通过执行控制程序来控制激光打标机10和机器人20。具体而言，控制器40从传感器30取得与工件w或者环境相关的信息(工件到来的检测、图像信息、3d信息等)。控制器40基于该信息来控制机器人20，根据工件w使激光打标机10的位置以及姿势变化。并且，控制器40对激光打标机10进行控制，以对工件w进行打印。
73.在图1中示出1个控制器。但是，并不限定于由1台装置实现控制器40。例如，控制器40也可以包含用于激光打标机10的控制器和用于机器人20的控制器。
74.设定装置50对激光打标机10、传感器30、控制器40进行设定。设定装置50例如能够通过个人计算机(pc)和监视器来实现。
75.设定装置50包含第1设定部51和第2设定部52。第1设定部51设定用于激光打标机10的打印的打印参数。第2设定部52基于该打印参数、工件w的三维形状的信息以及工件w的位置信息，进行由控制器40执行的控制程序的设定。由此，能够变更打印条件。另外，设定装置50的结构并不限定于上述结构。也可以是，第2设定部52设定打印参数，第1设定部52基于该打印参数、工件w的三维形状信息以及工件w的位置信息，进行由控制器40执行的控制程序的设定。
76.第2设定部52用于取得工件w的位置信息以及工件w的三维形状信息的方法没有特别限定。第2设定部52也可以从传感器30取得工件w的三维形状信息以及工件w的位置信息。或者，第2设定部52也可以从上位系统60取得工件w的三维形状信息。例如，从上位系统60取得的工件w的三维形状信息也可以是工件w的三维cad的信息。
77.也可以是，第1设定部51以及第2设定部52中的至少一方包含在设定装置50以外的装置中。例如，上位系统60可以包含第1设定部51以及第2设定部52中的至少一方。控制器40也可以包含第1设定部51以及第2设定部52中的至少一方。
78.上位系统60将生产指示信息(例如产品的品种、序列号等)发送至控制器40。控制器40、设定装置50以及上位系统60能够通过网络70相互通信。
79.根据本实施方式，机器人20能够使激光打标机10对应于工件w的形状或者位置而移动。因此，即使工件w的形状复杂，也能够在工件w的规定的打印预定位置进行打印。或者，还能够在以往难以打印的工件的面(例如背面等)进行打印。或者，即使在工件表面的打印对象区域比激光打标机的可打印区域大的情况下，也能够在工件w的规定的打印预定位置
进行打印。
80.而且，即使在工件w在输送机上移动的情况下，也能够使基于机器人20的激光打标机10的移动与工件w的移动同步。例如，通过使激光打标机10的移动速度与工件w的移动速度相同，打印系统100能够在移动中的工件w的表面进行打印。
81.这样，根据本实施方式，能够根据对象物灵活地变更打印系统100的打印条件。因此，能够不伴随系统或者装置的复杂改造或者变更地进行与对象物相应的打印。
82.另外，本发明的实施方式也能够作为打印装置来实现。在该情况下，激光打标机10、机器人20以及控制器40分别实现实施方式的打印装置的“打标部”、“打标移动部”以及“控制部”。
83.＜控制器的硬件结构＞
84.图2是表示图1所示的控制器40的硬件结构的图。控制器40包含处理器2、保存bios或各种数据的rom(read only memory：只读存储器)3、ram 4和存储装置5。
85.处理器2读出存储装置5所保存的控制程序9，并将该控制程序9在ram(random access memory：随机存取存储器)4中展开。以下，对通过处理器2执行程序来实现所需的处理的结构例进行说明，但也可以使用专用的硬件电路(例如asic或fpga等)来安装这些所提供的处理的一部分或全部。
86.存储装置5非易失性地存储由处理器2执行的程序等。存储装置5例如是ssd(solid state drive：固态驱动器)等非易失性的设备，保持用于实现处理器2执行的各种功能的控制程序9。
87.控制器40还可以包含通信接口6、i/o(input/output：输入输出)接口7、r/w(读写器)设备8。通信接口6是控制器40用来通过网络70与外部设备(设定装置50以及上位系统60等)进行通信的接口。i/o接口7是向控制器40的输入或来自控制器40的输出的接口。i/o接口7与输入装置44和显示器45连接，受理用户操作输入装置44而输入的信息。显示器45显示与控制器40的动作相关的信息。
88.r/w(读写器)设备8能够装卸自如地安装外部的存储介质43。存储介质43也可以是以能够读取计算机及其他装置、机械等所记录的程序等信息的方式，通过电、磁、光学、机械或化学作用存储该程序等信息的介质。控制器40也可以从存储介质43取得控制程序9。
89.如上所述，控制器40也可以包含第1设定部51以及第2设定部52中的至少一方。通过控制器40的处理器2执行所需的程序，能够将控制器40作为包含第1设定部51以及第2设定部52的装置来实现。
90.＜设定装置的硬件结构例＞
91.设定装置50能够通过计算机来实现。因此，设定装置50的基本硬件结构与图2所示的结构相同。通过计算机的处理器执行所需的程序，能够将计算机作为包含第1设定部51以及第2设定部52的设定装置50来实现。
92.＜激光打标机的结构例＞
93.激光打标机是通过向工件的表面照射激光来对工件进行打印的装置。图3是表示图1所示的激光打标机的第1结构例的图。如图3所示，激光打标机10包含激光光源11和光学系统12。激光光源11和光学系统12收纳在壳体13中。
94.激光光源11产生具有期望波长和期望功率的激光。激光光源11的种类没有限定。
例如，激光光源11可以是固体激光器、气体激光器、光纤激光器等。光纤激光器也可以是mopa(master oscillator power amplifier：主振荡功率放大器)方式的激光器。
95.光学系统12例如可以包含使激光束会聚的透镜。光学系统12还可以包含除上述光学要素以外的其他光学要素。例如，光学系统12也可以包含用于扫描激光的检流计反射镜。
96.图4是表示图1所示的激光打标机的第2结构例的图。如图4所示，激光打标机10被分离成主体15和头16。主体15收纳激光光源11，头16收纳光学系统12。激光光源11和光学系统12通过线缆14连接。该线缆14能够包含用于将由激光光源11产生的激光向光学系统12传播的光纤。
97.主体15例如放置在地板上，头16安装在机器人20上。通过将主体15与头16分离，能够减小头16的尺寸以及重量，因此在基于机器人20的激光打标机的移动方面是有利的。因此，能够进一步减小变更打印装置的打印条件时的制约。
98.＜打印系统的基本控制＞
99.在对工件w进行打印之前，对控制器40进行设定。再次参照图1，控制器40取得打印参数。在本实施方式中，针对工件w的每个种类设定打印参数。控制器40从设定装置50的第1设定部51取得打印参数。也可以是，上位系统60具有第1设定部51。在该情况下，控制器40从上位系统60取得打印参数。
100.打印参数可以包含相对于工件的基准位置的打印位置以及从该基准位置起的打印方向。但是，打印参数所包含的信息并不限定于上述的信息。例如，打印参数可以包含打印格式。
101.图5是用于说明打印系统的运用时的打印系统的动作的示意图。控制器40取得投入到生产线的工件w的品种和序列号。工件w的品种和序列号例如从上位系统60发送至控制器40。
102.通过输送机80使工件w移动(参照图5中的标号(1)～(3))。在输送机80上设置有用于检测输送机80的速度(即工件w的移动速度)的传感器31。传感器31例如是旋转编码器。
103.传感器32是触发传感器。当传感器32检测到工件w时，传感器32将信号发送到控制器40。以该信号为触发，控制器40控制机器人20以及激光打标机10。在图5所示的例子中，传感器32设置于输送机80的上方，但可针对每个系统适当地调整传感器32的设置方向。因此，传感器32的设置方向并不限定于上方。
104.控制器40使用工件w的3d形状的信息以及打印位置的信息来控制机器人20。具体而言，控制器40控制机器人20，以使安装有激光打标机10的机械臂移动到规定的位置。然后，控制器40控制激光打标机10而在工件w上进行打印。
105.工件w的3d形状信息也可以通过示教等预先取得。或者，也可以预先从上位系统60取得工件w的三维cad的信息作为工件w的3d形状信息。或者，工件w的3d形状的信息也可以通过安装于机器人20的传感器33在每次执行打印处理时取得。为了这样的目的，传感器33可以是图像传感器或3d传感器。控制器40也可以使用由传感器33取得的工件w的形状信息，对预先取得的工件w的信息进行校正。
106.图6是表示本实施方式的打印系统的处理流程的流程图。打印系统100通过按照该流程图执行处理来执行打印方法。
107.首先，执行打印系统的设定(事先设定)。在步骤s1中，设定打印参数。如上所述，第
1设定部51设定用于对工件w进行打印的打印参数。接着，在步骤s2中，第2设定部52取得工件w的3d形状信息和工件w的位置信息。基于该取得的信息，设定控制器40的控制程序。在步骤s2中，能够通过图5所示的传感器33，预先取得工件w的3d形状信息和工件w的位置信息。但是，工件w的3d形状信息和工件w的位置信息也可以通过示教而预先取得。或者，也可以预先从上位系统60取得工件w的三维cad信息作为工件w的3d形状信息。
108.此外，步骤s1、s2的处理并不限定为按照图6所示的顺序执行。例如，也可以先执行步骤s2的处理，之后执行步骤s1的处理。
109.接着，执行打印处理(打印系统的运用)。作为一例，在步骤s11中，控制器40取得工件w的品种和序列号。在步骤s11中，控制器40也可以仅取得工件w的品种。在步骤s12中，由传感器32检测工件w。在步骤s13中，控制器40使用工件w的3d形状信息以及打印位置信息来控制机器人20。由此，激光打标机10移动到规定的位置。控制器40按照打印参数控制激光打标机10。由此，激光打标机10在工件w上进行打印。当步骤s13的处理结束时，处理返回到步骤s11以对下一个工件进行打印。
110.＜控制选项＞
111.再次参照图5，控制器40能够根据传感器31的检测值来求出工件w的移动速度。控制器40进一步取得由传感器32检测出工件w的时刻、检测出该工件w的位置、以及机器人20使激光打标机10移动到规定的位置所需的所需时间的相关信息。基于该信息，控制器40能够确定传感器33以及激光打标机10的移动目的地的目标位置(目标值)。通过使激光打标机10移动到该目标位置，能够在工件w的规定的打印位置进行打印。
112.在是激光束扫描型的激光打标机的情况下，通过扫描激光束，对工件w进行打印。在激光打标机10是激光束扫描型的激光打标机的情况下，如果工件w与激光打标机10之间的相对速度较大，则有可能无法得到良好的打印结果。例如，可能产生附加于工件w的字符变形这样的问题。在本实施方式中，也可以使机器人臂进行追随动作，使得激光打标机10相对于工件w的相对速度尽可能变小(相对速度接近0)。由此，能够防止打印质量的降低。
113.为了使激光打标机10移动，控制器40也可以基于事先设定的路径来控制机器人20。机器人20的移动路径的设定能够使用各种方法。在一个实施方式中，能够基于工件w的三维形状信息以及工件w上的打印位置，事先设定最佳的路径。关于工件w的三维形状信息，例如也可以使用工件w的三维cad信息。
114.也可以通过利用3d传感器测量工件w及其周围环境来取得三维信息，根据该得到的三维信息动态地计算路径。执行路径计算的装置没有特别限定。控制器40也可以根据三维信息动态地计算路径。设定装置50也能够计算路径。控制器40也可以基于该计算出的路径来控制机器人20。
115.并且，在本实施方式中，机器人20能够使激光打标机10以3以上的自由度移动，因此能够从各种方向对工件w照射激光。通过设计输送机或者托盘(底座)的形状，能够在工件w的背面或者侧面进行打印。
116.图7是说明为了对工件w的背面进行打印而使用的输送机的形状的示意图。图8是说明为了对工件w的背面进行打印而使用的托盘的构造的示意图。如图7及图8所示，载置有工件w的托盘81通过导轨状的输送机80而移动。托盘81具有框架构造。
117.控制器40控制机器人20，以使激光打标机10(未图示)配置于输送机80的下方。由
此，能够进行对工件w背面的打印。控制器40还可以控制机器人20，以使激光打标机10与输送机80的移动速度同步地移动。
118.控制器40能够接受品种的切换指示。在该情况下，控制器40也可以使机器人20在规定的位置待机，直到下一个工件到来为止。关于待机位置，控制器40也可以针对每个品种计算出最佳的待机位置。待机位置例如能够基于工件的三维形状的信息、打印位置、工件w的移动速度(输送机80的速度)等来决定。通过计算最佳的位置，使机器人20在该位置待机，能够缩短机器人20的移动路径。例如，在工件w高速地流动的生产线中，能够容易地进行工件的打印。
119.品种的切换指示也可以从上位系统60发送至控制器40。或者，也可以将发出品种的切换指示的rfid标签安装于托盘81。控制器40也可以根据来自该rfid标签的指示来决定机器人20的待机位置。
120.＜对存在起伏的面或曲面的打印＞
121.在工件w的表面存在起伏的情况下，或者在工件w的表面为曲面的情况下，打印面与激光打标机的距离不是恒定的。在通常的激光打标机中，其焦深较浅。因此，如果在打印面与激光打标机的距离恒定的前提下，对存在起伏的表面或曲面进行打印，则存在打印质量劣化的可能性。在本实施方式中，一边使工件w与激光打标机10之间的相对位置变化一边阶段性地执行打印。
122.图9是用于说明工件w的表面为曲面的情况下的打印的示意图。在图9中，工件w的曲面的一部分是打印范围。在本实施方式中，机器人20追随曲面的形状而移动，由此能够在曲面上进行打印。例如，如图9所示，控制器40控制机器人20，使得激光打标机10沿着与打印面m1、m2、m3、m4垂直的轴a的方向移动，并且控制激光打标机10，使得仅打印工件w的打印范围中的激光的焦点对准部位。此外，轴a也可以与从激光打标机10射出的激光束的光轴一致。在图9所示的例子中，打印面m1、m2、m3、m4是虚拟的平面，基于激光打标机10的可打印范围来决定。
123.一边使打印面在轴a方向上的位置变化，一边执行多次仅针对激光的焦点对准部位的打印。在一个例子中，在第1次打印中，打印面m1与打印面m2之间的区域被设定为打印范围。在第2次打印中，打印面m2与打印面m3之间的区域被设定为打印范围。在第3次分字中，打印面m3与打印面m4之间的区域被设定为打印范围。但是，打印的顺序并不限定于上述的顺序。
124.通过如上述那样反复进行打印，在激光的焦点始终对准的状态下，在打印范围内进行打印。由此，能够避免打印质量的劣化。
125.图9所示的激光打标机10能够一边调整激光的焦点一边二维地扫描激光。但是，为了在存在起伏的面或曲面上进行打印，本实施方式并不限定为需要具有这样的规格的激光打标机。在本实施方式中，激光打标机并非必须具有调整激光的焦点的功能。并且，激光打标机并不限定于能够在二维方向上扫描激光。激光打标机也可以在一维方向上扫描激光。例如在工件w的表面的形状为圆筒侧面且沿着该面以圆弧状进行打印的情况下，通过使机器人20沿着圆弧移动，能够在工件w的表面进行打印。
126.＜透视变换＞
127.图10是说明对工件w1的侧面进行的打印的图。在图10所示的例子中，打印范围w11
是工件w1的侧面的一部分。在图10中，如标号(1)所示，在本实施方式中，也可以是，以使激光束l的光轴与工件w1的表面的法线方向平行的方式控制激光打标机10的姿势。由此，能够在打印范围w11进行打印。由于与激光打标机10之间的距离是恒定的，因此能够获得良好的打印质量。进而，由于激光束l的光轴与打印面垂直，因此能够减少透视变换变形(梯形变形)。
128.在图10的例子中，打印面是平面。但是，即使打印面为曲面，只要以使激光束l的光轴与该曲面的法线方向平行的方式控制激光打标机10的姿势即可。
129.另一方面，取决于工件w1的打印位置和环境，即使控制激光打标机10的姿势，也可能无法获得良好的打印质量。在图10中，在由标号(2)所示的例子中，为了对打印范围w12进行打印，激光打标机10配置于打印面的法线方向。但是，在打印面的法线方向上存在障碍物w2。因此，激光束l被障碍物w2遮挡。障碍物w2例如是与工件w1一起在生产线上流动的其他工件。
130.在图10中，在由标号(3)所示的例子中，激光打标机10从不被障碍物w2遮挡的方向对打印范围w12照射激光束l。因此，能够在打印范围w12进行打印。但是，当从包含打印范围w12的面的法线方向观察时，图像看起来变形。这会导致打印质量的降低。另外，在图10中，为了容易理解说明，例示出由平面的组合构成的工件w，但上述的课题并不限定于在工件w的表面仅由平面构成的情况下产生。即使工件w的表面为曲面，也可能产生同样的课题。
131.为了避免这样的问题，在本实施方式中，从观测坐标系向打标机坐标系进行坐标变换，按照该打标机坐标系执行打印。所谓观测坐标系，是指由打印面(在打印面为曲面的情况下，其切平面)及其法线构成的坐标系。打标机坐标系是以激光打标机10的位置为原点，包含激光束l的光轴方向的坐标系。在本实施方式中，能够对坐标变换应用透视变换(homography transformation)。
132.图11是用于说明从观测坐标系向打标机坐标系的坐标变换的图。如图11所示，点p1是观测点。将观测坐标系c1上的任意的点p2投影到工件w的对象面。点p3是通过将点p2投影到工件w的对象面而得到的点，是投影线与工件w的对象面的交点。通过将该交点(点p3)透视变换到打标机坐标系，能够得到打标机坐标系c2上的点p4的坐标。另外，点p5是表示激光打标机10的位置的点(基准点)。
133.这样，即使在激光束l的光轴不与打印面垂直的情况下，也通过透视变换进行点p2和点p4之间的坐标变换，由此能够防止打印的字符、符号等的变形。因此，能够使打印质量良好。在激光打标机的焦深浅的情况下，在向对象面的打印中，也可以多次反复应用如图9所示那样的、一边调整激光的焦点一边二维地扫描激光的打印。
134.＜打印参数的设定＞
135.在本实施方式中，打印系统100按照打印参数执行工件w的打印。打印参数包含相对于工件的基准位置的打印位置和从该基准位置起的打印方向。此外，打印参数还可以包含打印图案。如上所述，打印图案没有特别限定，既可以是由人类可读的符号(例如字母数字等符号)构成的图案，也可以是qr码(注册商标)等信息符号，还可以是任意的图形、直线、曲线或者点。
136.在本实施方式中，设定装置50能够通过受理用户的输入来设定打印参数。用户能够一边参照设定画面一边向设定装置50输入打印参数。
137.图12是表示用于设定打印参数的设定画面例的图。设定装置50使显示器显示设定画面55。设定画面55显示激光打标机10以及工件w。例如通过将工件w的3维cad数据输入到设定装置50，在设定画面55上显示工件w的三维透视图像。
138.在工件w的表面显示打印位置w21。此外，用于编辑打印图案的编辑区域57和工具图标58显示在设定画面55上。用户通过操作鼠标等指示设备来选择工具图标。由此，用户能够设定或变更打印位置、打印方向、打印图案。
139.＜可否打印的判断＞
140.即使通过设定装置50设定了打印位置，实际上也有可能无法在该指定的位置进行打印。在图13所例示的工件w中，指定打印位置w31。但是，有时托盘81的构造体等那样的工件w的周围环境物与机器人或者传感器发生干涉。在这样的情况下，无法在打印位置w31进行打印。
141.若在指定的位置进行打印，则有打印质量降低的可能性。在这样的情况下，也无法在该指定的位置进行打印。作为这样的情况，例如有工件w的表面为粗糙面(铸件表面等)的情况、或者工件w的表面被弄脏的情况等。在本实施方式中，在实际的打印之前，能够判断在指定的打印位置处是否能够打印。
142.图14是表示可否打印的判断流程例的流程图。该流程图所示的处理由第2设定部52执行。参照图13以及图14，在步骤s21中，对工件w的周围环境进行感测，取得与周围环境相关的信息。例如能够通过图像传感器或者3d传感器(相当于图5所示的传感器33)对工件w的周围环境进行感测。在该情况下，例如取得工件w的三维形状以及位置信息。
143.在步骤s22中，设定装置50在显示于设定画面55(参照图12)的虚拟空间上，判定工件w是否与机器人20或者传感器发生干涉。在步骤s23中，设定装置50将判定结果通知给用户。例如，设定装置50也可以在设定画面55上显示表示判定结果的消息。能够通过设定画面55实现通知部。
144.在步骤s21中，也可以使用图像传感器(相当于图5所示的传感器33)来取得工件w表面的图像。在步骤s22中，设定装置50也可以通过分析该图像，判断为无法在所指定的位置处进行打印。例如，在工件w的表面为粗糙面或者工件w的表面被弄脏的情况下，判断为无法在指定的位置处进行打印。
145.设定装置50也可以预先指定多个打印位置。因此，在该情况下，打印位置信息具有冗余性。在图13所示的例子中，不仅指定打印位置w31，还指定打印位置w32。即使判断为不能在打印位置w31处进行打印，也能够在打印位置w32处进行打印。在该情况下，控制器40按照传感器的测量结果以及打印位置信息，控制激光打标机10以及机器人20，在打印位置w32进行打印。这样，通过使打印位置信息具有冗余性，能够提高对具有复杂形状的工件进行打印的可能性。
146.另外，设定装置50也可以将包含打印位置w31的打印范围预先设定为比本来的打印范围宽。在该情况下，也能够提高对工件w进行打印的可能性。
147.可否打印的判断并不限定于仅由设定装置50执行。控制器40也可以从工件w表面的图像中，实时地搜索能够可靠打印的场所来决定打印位置。控制器40能够控制机器人20以及激光打标机10，以在该决定的位置处进行打印。
148.并且，在本实施方式中，能够对激光打标机10以及机器人20进行控制，使得在避免
激光打标机10与工件w发生干涉的同时对工件w进行打印。以下说明这样的实施方式。
149.图15是表示可否打印的判断的另一例的图。在图15所示的例子中，打印位置w31位于工件w的背面侧的里侧区域。工件w被载置在托盘81上，托盘81通过输送机80而移动。托盘81以及输送机80的结构也可以是图7以及图8所示的结构。
150.在对打印位置w31进行打印时，激光打标机10有可能与工件w碰撞。在本实施方式中，以一边使机器人20(机器人臂)的前端追随输送机80的速度，一边使激光打标机10与工件w之间的距离变化的方式，通过控制器40(图15中未示出)来控制机器人20。例如，在时刻t，假设激光打标机10与打印位置w31之间的相对距离最小。但是，在比时刻t稍靠前的时刻(t
‑
δt)以及比时刻t稍靠后的时刻(t δt)，为了避免激光打标机10与工件w碰撞，机器人20以使激光打标机10远离工件w的方式，使激光打标机10移动。因此，能够避免激光打标机10与工件w(或托盘81)碰撞。
151.用于实现上述那样的激光打标机10的移动的机器人20(机器人臂)的路径是利用输送机80的速度、机器人20的可动范围、机器人20(机器人臂)的三维形状信息、激光打标机10的三维形状信息、托盘81的三维形状信息、输送机80的三维形状信息、工件w的三维形状信息、以及激光打标机10的可打印距离的范围(例如焦深)来判定是否产生干涉(碰撞)而求出的。这样的路径的判定处理也可以通过第2设定部52在事先设定的阶段执行。或者，也可以在运用阶段由控制器40执行路径的判定处理。
152.根据工件w的打印位置，有可能无法决定路径，换言之，有可能不存在路径的解。在事先设定的阶段，在通过设定装置50的计算知晓不存在路径的解的情况下，设定装置50能够对用户通知错误。在运用时的路径计算中知晓不存在解的情况下，也可以在该时间点，由控制器40向上位系统60通知错误，控制器40也可以将错误内容记录为日志。
153.也可以对碰撞或干涉的风险设置等级(级别)。也可以由用户对设定装置50或者控制器40设定风险的级别。例如，能够将级别1设定为“有工件的破损风险”，将级别2设定为“有托盘破损风险”。设定装置50或者控制器40也可以设置与该设定的级别对应的制约来求出路径解。在这样的实施方式中，也可以是，在没有路径解的情况下，设定装置50或者控制器40通知错误。
154.＜对多个工件的打印＞
155.在上述的实施方式中，在1个托盘上载置1个工件。但是，在制造现场，有时也对配置在1个托盘内的多个产品分别进行个体识别编号等的打印。以下，对向多个工件的打印进行说明。
156.图16是配置有多个工件的例示性托盘的俯视图。图17是图16所示的各工件的侧视图。在托盘81配置有4个工件wa、wb、wc、wd。图17代表性地示出了工件wa，并且示出了工件wa的形状和打印位置w41。
157.通过图像传感器或3d传感器(相当于图5的传感器33)，取得与各工件的3维形状相关的信息。控制器40基于与各工件的三维形状及位置相关的信息，识别各工件的位置和姿势，求出各工件的打印位置。控制器40控制机器人20使激光打标机10移动，并且控制激光打标机10而在各工件的打印位置进行打印。
158.在本实施方式中，打印信息能够根据检测出的工件位置和所指示的编号规则来决定。如图16所示，在托盘81上安装有rfid标签82。控制器40根据从rfid标签82读出的信息以
及预先确定的编号规则，对工件wa～wd进行打印。
159.在图16所示的例子中，品种为“x”，个体识别编号的基准值为“21”。另外，从托盘81的上方观察，以编号增加位于托盘81内的左上的工件、位于托盘81内的右上的工件、位于托盘81内的右下的工件、位于托盘81内的左下的工件的顺序的方式设定编号规则。因此，对工件wa、wb、wc、wd分别赋予“x021”、“x022”、“x”、“x”的个体识别编号。
160.在图16的例子中，托盘81具有分隔壁，但也可以没有用于配置多个工件的分隔件。托盘81具有分隔壁，由此多个工件彼此不接触。但是，在托盘81不具有分隔壁的情况下，由于托盘81的移动，产生2个以上的工件相互接触的可能性、至少1个工件与托盘81的壁接触的可能性、或者2个以上的工件相互堆叠的可能性。在这样的情况下，也通过图像传感器或者3d传感器(相当于图5的传感器33)，取得与各工件的三维形状以及位置相关的信息，通过控制器40或者设定装置50基于该取得的信息，计算机器人20的路径解。因此，打印系统100能够对各工件进行打印。在计算的结果是未找到路径解的情况下，打印系统100也可以进行错误处理(例如向用户进行通知)。
161.另外，例如在一部分工件翻转或横倒的情况下，也未找到路径解。然而，通过在工件的各面事先设定候选位置，能够使打印位置具有冗余性，因此能够进行对工件的打印。
162.根据种类不同，也设想工件直接载置于输送机而流动的情况。在这样的情况下，控制器40例如也可以从上位系统60接收品种信息。控制器40能够按照检测到工件的时间顺序对个体识别编号进行编号。由此，即使不存在具有rfid标签的托盘，打印系统100也能够将个体识别编号打印在工件上。
163.＜打印系统和读取器的组合＞
164.图18是将本实施方式的打印系统和读取器组合而成的系统的结构图。在图18所示的例子中，制造系统200是用于执行4个工序(工序a、工序b、工序c、工序d)的系统。在制造系统200中，制造工序按照工序a、工序b、工序c、工序d的顺序执行。各工序的具体内容没有特别限定。
165.在工序a中，控制器40a控制激光打标机10a以及机器人20a，对工件w进行打印。
166.在工序b中，控制器40b控制读取器10b和机器人20b。由此，读取器10b被移动，读取器10b通过激光打标机读取附加在工件w上的信息。
167.在工序c和行程d中，与行程b同样地，读取器10c、读取器10d读取附加在工件w上的信息。控制器40c控制读取器10c和机器人20c，控制器40d控制读取器10d和机器人20d。
168.当通过激光打标机10a在工件w的规定位置进行打印时，读取器10b、10c、10d分别读取附加在该位置的信息。因此，4个机器人20a、20b、20c、20d的动作具有通用性。也可以通过设定装置设定执行工序a的机器人20a的动作(路径)，并将该设定信息复制到控制器40a。进而，也可以使用网络等将该设定信息复制到控制器40b、40c、40d。
169.或者，也可以通过上位系统60统一管理设定数据，控制器40a、40b、40c、40d下载该设定数据。由此，系统的设定或变更变得容易。
170.在工序a中，除了激光打标机10a以外，还可以将读取器搭载于机器人20a。能够将该读取器用于打印质量的验证。例如，紧接在对工件w进行打印之后，由读取器读取打印。控制器40a也可以基于读取器的读取结果，例如，验证是否正确地进行了打印，或者打印质量是否足够。
171.打印质量存在问题的情况下的控制器40a的控制没有特别限定。例如，也可以从生产线排出工件w。或者，也可以是，以在工件w的不同场所进行打印的方式控制激光打标机10a。或者，也可以在打印后的区域中的不清晰的部位再一次进行打印。
172.如上所述，本实施方式包含以下的公开。
173.(结构1)
174.一种打印系统，其具有：
175.打标机(10)，其用于在对象物(w)上进行打印；
176.打标机移动装置(20)，其以使所述对象物(w)与所述打标机(10)之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使所述打标机(10)移动；
177.控制器(40)，其通过执行控制程序来控制所述打标机(10)和所述打标机移动装置(20)；
178.第1设定部(51)，其设置于所述控制器(40)的内部或外部，设定用于所述打标机(10)在所述对象物(w)上的打印的打印参数；以及
179.第2设定部(52)，其设置于所述控制器(40)的内部或外部，基于所述打印参数、以及与所述对象物(w)的三维形状和位置相关的信息，设定所述控制器(40)的所述控制程序。
180.(结构2)
181.在结构1所记载的打印系统中，
182.所述打印参数包含所述对象物(w)的个体识别信息，
183.所述第1设定部(51)受理来自外部的指示，由此设定所述个体识别信息。
184.(结构3)
185.在结构1或结构2所记载的打印系统中，
186.所述打印参数包含相对于所述对象物(w)的基准位置的打印位置和从所述基准位置起的打印方向。
187.(结构4)
188.在结构1～结构3中的任意一个所记载的打印系统中，
189.所述第2设定部(52)进一步基于以下信息中的至少1个信息来设定所述控制程序：
190.所述对象物(w)的移动速度；
191.所述打标机移动装置(20)的可动范围；
192.所述打标机移动装置(20)的三维形状和所述打标机(10)的三维形状；以及
193.所述打标机(10)的可打印距离的范围。
194.(结构5)
195.在结构1～结构4中的任意一个所记载的打印系统中，
196.该打印系统包含测量所述对象物(w)的位置的传感器(33)，
197.所述第2设定部(52)基于由所述传感器(33)测量出的所述对象物(w)的位置，决定所述打标机(10)的目标位置。
198.(结构6)
199.在结构1～结构5中的任意一个所记载的打印系统中，
200.所述控制器(40)以一边使所述对象物(w)与所述打标机(10)之间的所述相对位置变化，一边阶段性地执行打印的方式，控制所述打标机(10)和所述打标机移动装置(20)。
201.(结构7)
202.在结构4或结构5所记载的打印系统中，
203.所述第2设定部(52)构成为基于所述对象物(w)的所述三维形状和所述位置的信息，判定是否能够在所述对象物(w)上进行打印，
204.所述打印系统还具有通知部(55)，该通知部(55)将所述第2设定部(52)的判定结果通知给用户。
205.(结构8)
206.在结构5所记载的打印系统中，
207.所述打印参数包含打印位置信息，该打印位置信息具有冗余性，
208.所述控制器(40)基于所述传感器(33)的测量结果和所述打印位置信息，控制所述打标机(10)和所述打标机移动装置(20)调整打印位置。
209.(结构9)
210.在结构1～结构8中的任意一个所记载的打印系统中，
211.所述打标机(10)是激光打标机。
212.(结构10)
213.一种打印装置，其具有：
214.打标部(10)，其用于在对象物(w)上进行打印；
215.打标移动部(20)，其以使所述对象物(w)与所述打标部(10)之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使所述打标部(10)移动；以及
216.控制部(40)，其通过执行控制程序来控制所述打标部(10)和所述打标移动部(20)，
217.所述控制部(40)基于打印参数、以及由所述对象物(w)信息取得部取得的所述对象物(w)的所述三维形状和所述位置，控制所述打标部(10)和所述打标移动部(20)，使得在所述对象物(w)的规定的位置处进行打印。
218.(结构11)
219.一种打印方法，其是打印系统的打印方法，该打印系统具有：打标机(10)；打标机移动装置(20)，其以使所述打标机(10)与对象物(w)之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使所述打标机(10)移动；以及控制器(40)，该打印方法具有以下步骤：
220.步骤(s2)，取得与所述对象物(w)的三维形状和位置相关的信息；
221.步骤(s1)，设定打印参数；
222.步骤(s2)，基于所述打印参数、所述对象物(w)的所述三维形状和所述位置，设定所述控制器(40)的控制程序；以及
223.步骤(s13)，通过由所述控制器(40)执行所述控制程序来控制所述打标机(10)和所述打标机移动装置(20)而在所述对象物(w)上进行打印。
224.(结构12)
225.在结构11所记载的打印方法中，
226.进行所述打印的步骤包含以下步骤：反复地一边使所述对象物(w)与所述打标机(10)之间的所述相对位置变化一边进行打印。
227.(结构13)
228.在结构11所记载的打印方法中，
229.所述打印参数包含打印位置信息，该打印位置信息具有冗余性，
230.该打印方法包含以下步骤：基于所述对象物(w)的三维形状、所述对象物(w)的位置和所述打印位置信息来控制所述打标机(10)和所述打标机移动装置(20)，从而调整打印位置。
231.(结构14)
232.一种程序，其使控制器(40)执行以下步骤：
233.步骤(s2)，取得与对象物(w)的三维形状和位置相关的信息；以及
234.步骤(s13)，基于打印参数、所述对象物(w)的所述三维形状和所述位置，控制打标机(10)和打标机移动装置(20)，在所述对象物(w)上进行打印，该打标机移动装置(20)以使所述打标机(10)与所述对象物(w)之间的相对位置能够以3以上的自由度变化的方式，使所述打标机(10)移动。
235.(结构15)
236.在结构14所记载的程序中，
237.进行所述打印的步骤包含以下步骤：反复地一边使所述对象物(w)与所述打标机(10)之间的所述相对位置变化一边进行打印。
238.(结构16)
239.在结构14所记载的程序中，
240.所述打印参数包含打印位置信息，该打印位置信息具有冗余性，
241.进行所述打印的步骤包含以下步骤：基于所述对象物(w)的三维形状、所述对象物(w)的位置和所述打印位置信息来控制所述打标机(10)和所述打标机移动装置(20)，从而调整打印位置。
242.应该认为本次公开的各实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明表示，而是由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的意思以及范围内的全部变更。另外，在实施方式以及各变形例中说明的发明只要可能，可以单独也可以组合实施。
243.标号说明
244.2：处理器；3：rom；4：ram；5：存储装置；6：通信接口；7：i/o接口；8：r/w设备；9：控制程序；10、10a：激光打标机；10b、10c、10d：读取器；11：激光光源；12：光学系统；13：壳体；14：线缆；15：主体；16：头；20、20a、20b、20c、20d：机器人；30；31；32；33：传感器；40、40a、40b、40c、40d：控制器；43：存储介质；44：输入装置；45：显示器；50：设定装置；51：第1设定部；52：第2设定部；55：设定画面；57：编辑区域；58：工具图标；60：上位系统；70：网络；80：输送机；81：托盘；82：rfid标签；100：打印系统；200：制造系统；a：轴；c1：观测坐标系；c2：打标机坐标系；l：激光束；m1、m2、m3、m4：打印面；p1、p2、p3、p4、p5：点；s1、s2、s11、s12、s13、s21、s22、s23：步骤；w、w1、wa、wb、wc、wd：工件；w2：障碍物；w11、w12：打印范围；w21、w31、w32、w41：打印位置。