機械ビジョンシステムでの検査精度を向上させる方法は？

実用的なアプリケーションにおいて、機械視覚検査システム内の不安定な要素は検出の精度と効率に大幅な影響を与える可能性があります。視覚システムの精度にはどのような要因が影響するのでしょうか？ここでは5つの主要な側面を紹介します：

• 産業用カメラの解像度

まず、カメラの解像度について説明します。すべての画像はピクセルで構成されており、ピクセルが密集しているほど画像は鮮明になります。視覚システムはタスクを遂行するためにピクセル計算に依存するため、高解像度は高精度への第一歩です。

例えば、画像が30 mm × 20 mmの領域に対応し、カメラの解像度が3000 × 2000（6メガピクセル）の場合、各ピクセルは0.01 mmを表します。20メガピクセルのカメラ（5400 × 3600解像度）を使用すると、同じ視野でピクセルサイズは0.005 mmに達します。

したがって、カメラの解像度は画像の精度に直接かつ著しい影響を与えます。高解像度のカメラを選択することは非常に重要です。

• 視野 (FOV)

カメラを選択した後、視野も重要です。より広い視野角（FOV）は、実際の物体のピクセルあたりのサイズを増加させ、精度が低下します。これが理由で、高精度なアプリケーションではピクセルの利用効率を最大化するために小さな視野角がよく使用されます。

• ライティング技術

ライティングは、信頼性のある精度を確保する上で重要な役割を果たします。寸法測定においては、バックライトが一般的に使用されます。光は製品の下から上向きに照射され、鮮明に定義されたエッジを持つ黒いシルエットが生成されます。

以下はバックライトの4つのタイプです。

• 底部発光型バックライト
• 側面発光バックライト
• コリメートバックライト
• テレセントリックコリメートライト

高精度な測定には、テレセントリックコリメートライト（テレセントリックレンズと組み合わせた場合）が最適です。これは、ほぼ垂直の照明を確保し、エッジの鮮明さとコントラストを向上させ、より高い精度を実現します。

• タイプ 産業用レンズについて

産業用レンズは主に2つのカテゴリに分類されます：FAレンズ（標準産業用レンズ）と遠心レンズです。光学設計により、遠心レンズは物体からレンズまでの距離の不一致による歪みや倍率の誤差を排除します。精密測定には両面遠心レンズが必要です。

• アルゴリズムソフトウェア

優れたハードウェアがあっても、ソフトウェアアルゴリズムは重要です。例えば：

• ライン検出の精度は通常、1〜2ピクセル以内で変動します。
• 円弧／直径の測定では0.2〜1ピクセルの精度が達成できます。

主要ブランドの高度なアルゴリズムは、単一のピクセルをさらに100のサブピクセルに分割し、超精密な計算を行うことができます。

これらの5つの要因を超えて、振動、温度変動、部品の位置などの外部変数も考慮する必要があります。不確実性を考慮するために、計算されたピクセル精度に2～3をかけて現実的な最終値を得ます。