マシンビジョン検査：完璧な品質

マシンビジョン：目よりも信頼性が高く正確なマシンビジョン 

マシンビジョン（画像ベースの自動検査・分析）は、正確で信頼性の高い製品検査において、人間の目を凌駕するために必要なすべてを備えています。あらゆる分野で競争が激化する中 ビジョン検査は、企業が競争力を維持するための重要な差別化要因となっている.製品は消費者のニーズに合わせて進化する必要があり、今日、それはより小さく、より速く、より複雑でなければならないことを意味する。

顧客の買い物は以前とは異なっている。B2BであろうとB2Cであろうと、人々は世界中のどこからでも簡単にブラウズして買い物をすることができる。コストと品質が選択の主な要因であり、どちらも期待を上回るものでなければならない。製品がブランドを適切に表現していることを確認するために必要な精度と正確さを扱う場合、手作業による検査ではもう間に合わないことが多い。手作業はコストがかかり、一貫性がなく、信頼性に欠ける。個々の部品は、人間の目だけでは検査するには小さすぎることがあり、顕微鏡は部品ごとに焦点を合わせたり合わせ直したりするのに非常に時間がかかります。例えば、針の深さの正確な測定は、埃や傷、その他物品に存在する可能性のある小さな欠陥と同様に、知覚できないことがある。さらに、手作業による検査は、担当オペレーターの主観に左右される危険性がある。一人の意見が次の意見と異なることもある。

欠陥が製品や企業の評判に与える力は相当なものになる。ペースメーカーを例にとると、この製品は一生その人の体の中で生き続けるものである。もし傷があったり、2つの部品が適切に接着されていなかったりすれば、時間がそれを悪化させる。年月が経つにつれて、欠陥は大きくなる。かつては小さくてほとんど目立たなかったものが、今では危険で頼りにされている。もうひとつの有名な例は、ある有名な家電メーカーである。同社の人気携帯電話シリーズの最新作に欠陥があり、それが原因で機器がオーバーヒートし、いくつかのケースでは発火した。何千台もの携帯電話がメーカーに返品され、新しく発売された製品の収益性にすぐに影響が出た。言うまでもなく、手作業による検査よりも優れたソリューションがある。そのため、多くのメーカーが製造工程に画像検査を導入している。

昨今、ビジョンは多くのアプリケーションを高速化し、高速で信頼性が高く、正確で再現性のある結果を提供するために一般的に使用されている。

これらのアプリケーションには以下が含まれる：

1.特徴と欠陥の検出

マシンビジョンは、あらゆる表面の傷、ひび割れ、水ぶくれを発見し、現場への流出を防ぐことができる。 これは 欠陥検出 は、さまざまなシナリオ、ボリューム、サイズに適用できる。

例1：毎秒20個の速度で移動する製品を徹底的に検査しなければならない。目標は0.02平方ミリの精度でエラーを検出すること。

速いペースと長期的な信頼性の必要性を考えると、このシナリオでは肉眼による目視検査は選択肢に入らない。とはいえ、このような実験を試みた場合、チーム全員が参加することになり、検査の客観性に反することになる。マシンビジョンが解決策となる。6台のカメラが、非常に短いシャッタースピードと短時間の偏光露光（ストロボ）を使って、高速で移動する製品を観察する。これにより、欠陥が完全に見える鮮明な画像が作成される。その後、特別なソフトウェアが50ミリ秒以内にすべての欠陥を検索し、（リアルタイム・オペレーティング・システムやFPGAを使用することで）1日24時間行うことができる。その結果、自動化されたシステムは、あらゆる面で人間による検査よりも客観的に優れている。

例2：毎秒5メートルの速度で通過する物体の20ミリメートル（mm）の領域で、数ミクロン（μm）の欠陥を検出しなければならない。

この場合、人間の目で検査するとすれば、時速18キロ（つまり1秒に1個）の速度で製品が移動する中、2メートルの表面上の数ミクロンの欠陥を見ることができる人間が1人必要になる。つまり、ここでも肉眼での検査は現実的ではない。唯一の選択肢は、8Kラインスキャン技術と高速レンズ、LEDラインライト、超高速リアルタイム画像処理ソフトウェアなどのハイテク・マシンビジョンの組み合わせである。

2.測定

正確な測定とキャリブレーションは、物体を何かに挿入する際に重要です。例えば、Vision検査は、マイクロメーターレベルの正確で再現可能な寸法測定により、注射針が患者に正しく挿入されていることを確認することができます。また、重量測定と注入量の検証により、ワクチンの注入量を測定することもできます。

3.識別

製品のラベリングは、製品そのものと同じくらい重要です。誤ったラベルを貼った製品を市場に送り出せば、悲惨な結果を招きかねません。マシンビジョンは、製品に正しいラベルが貼られ、正しい警告シンボル、バーコード、シリアル番号が表示されていることを確認することで、このようなリスクを排除します。また、光学式文字認識（OCR）または光学式文字検証（OCV）画像分析によって読み取り可能性を確保することで、次のレベルに進みます。

4.カラー分析

ディスプレイ、AR/VR機器、医療用画像診断機器など、機器を効果的に使用するために色精度が重要な場合に、分光イメージングやその他のイメージング技術を適用する。ビジョンシステムは画像を撮影し、設定された試験限界と比較する。これにより合否が決定される。手動検査では、合否はオペレーターの意見によって決定されます。結果は人によって、午前と午後のシフトによって、月曜日と木曜日によって異なることが証明されています。ビジョン検査は、一貫性があり、信頼性が高く、偏りのない、再現性のある結果を、一日中いつでも提供します。カラー分析のもう一つの例は、一見同じように見える部品を区別するために使用できるハイパースペクトルイメージングです。これは一般的に医薬品で、錠剤が正しく瓶詰めされているかどうかを識別するために使用されます。

人間の目と自己学習ソフトの比較 

人間の目は、製品の異常や欠陥を発見する能力を十二分に備えている。製品に欠陥があっても、それが十分な大きさであればすぐに気づく。今まで見たことのない欠陥であっても、小さな物の傷や衣服の縫い目の破れにはすぐに気づく。通常、私たちは無意識のうちに、製品を手に取り、回転させ、反射を観察するときに、その異常を知覚する。これは、私たちの卓越した解釈能力と相まって、人間の目をほとんど無敵なものにしている。

しかし近年、マシンビジョン技術は大幅に進化 し、今では多くのケースで人間の解釈能力に匹敵する。複雑で自己学習的な視覚アルゴリズムを使用することで、現在のテクノロジーは、人間の脳がタスクを実行するのと同じ方法で画像を処理することができる。追加情報を含む画像ライブラリーが提供されれば、インテリジェントなソフトウェアは、コードを1行もプログラムすることなく、エラーを見つける場所を自己学習することができる。この追加情報は、どの製品が良品でどの製品が不良品かを示したり、欠陥がどこにあるかを示したりすることができる。設計が変更された製品でさえ、素早く認識することができる。さらに、高速で大量の製品を扱う場合、データ量は膨大になる。システムはこれらの情報を収集するだけでなく、整理することもできる。データを受け取ることは素晴らしいことですが、それを理解し利益を得ることはもっと素晴らしいことです。

スマート・データ・システムが生み出す情報は、製品の品質にとどまらない。矛盾がある場合、システムのスマートなアルゴリズムは、目の前のデータを簡単に見て、異常を拾い出すことができる。機械学習により、これらの不一致がバッチに問題があるのか、機械に問題があるのかを検出することができる。この情報は、予防的メンテナンスのスケジューリングなど、プロアクティブな行動へを可能とする。

まとめ

事実上あらゆる状況において、マシンビジョンは私たちの目や脳の視覚的検査能力に匹敵するか、それを上回ることさえできる。競争は熾烈を極め、ハイテク企業は対策に余念がありません。よく訓練された機械で構成されたチームは、ブランドを保護するための最良の手段です。マシンビジョンと機械学習は、人間の目や脳が同じスピードで処理できないパターンを見て認識する。その結果、彼らはあなたの製品を守り、あなたのブランドを光速よりも速く、少なくともそれに近いスピードで成長させることができるのだ。