膜の検査向けマシンビジョン照明：実用的な事例2件

透明・半透明の膜は、光を透過または散乱してしまうため、明確な輪郭が得にくく、検査が困難です。実用的なマシンビジョンシステムでは、ソフトウェアによる補正に頼り切らず、膜がある状態とない状態を一貫して明確に区別できるようにする必要があります。本評価では、膜の「有無検出」を目的としています。2種類の膜構造に対して、それぞれ異なる照明配置が必要でした。すなわち、鋼製リング付き膜にはドームライトを、ドーム型膜には低角度リングライトを用いました。

膜の有無検出における照明配置の重要性

物理的に膜が存在していても、不適切な照明下ではほとんど見えなくなることがあります。したがって、照明は膜およびその取り付け部品と相互作用し、検査領域内に再現性のある明度または色の変化を確実に生じさせる必要があります。

鋼製リング試料では、フロント側からの拡散照明下で膜がリングの色調を暗から明へと変化させたため、モノクロ画像で十分でした。ドーム型膜試料では、カラーカメラを用いることで、目視で確認できるトーンの違いを保持しました。つまり、膜がない状態では固定リングが黒く見え、膜を装着すると乳白色に見えるという違いです。

これらの試験結果から、照明は単なる明るさではなく、対象部品の光学的特性に基づいて選定する必要がある理由が明らかになります。表面形状、透過性、視野角、作業距離、カメラの種類、設置可能な空間など、さまざまな要因が最終的な構成に影響を与えました。提供された画像からは明確な視覚的分離が確認できますが、精度・サイクルタイム・再現性に関する数値は示されていません。これらの数値は、量産時の検証段階で確認する必要があります。

事例1：ドーム照明を用いた鋼製リングの膜検査

最初のセットアップでは、ボウル型ドームライトによる正面からの拡散照明を用いました。この広い反射面により、鋼製リングのフィクスチャ全体に光が均一に届き、高コントラストの白黒画像が得られました。提供された結果では、膜が存在しない場合、フィクスチャのリング部分は黒のままでしたが、膜が存在すると明るい白に変化しました。この状態の変化により、ビジョンアルゴリズムは「存在有無」の判定において、直接的に注目領域（ROI）を特定できる信号を得ることができます。

撮像構成は、 MV-CS200-10GM 2000万画素モノクロ面積型カメラ が特徴です。 35 mm固定焦点レンズ 、および KM-3DM13034-W-24V-S ドームライト で構成されています。レンズの作動距離は 180ミリメートル 、視野は 67 × 45 mm 、照明装置の設置高さは 93 mm .

ドームライトが適していました。これは、膜および円形のフィクスチャに広範囲で均一な正面照明が必要だったためです。量産導入時には、露出およびゲインを固定し、周囲光の変動から検査ステーションを遮蔽するとともに、正常状態、膜欠落状態、膜位置ずれ状態、およびロット間ばらつき状態の各サンプルについて検証を行う必要があります。

ケース2：低角度リングライトを用いたドーム・膜の検査

2つ目のサンプルは形状が異なり、より低い照明角度が必要でした。水平方向に照射する低角度リングライトによりドーム・膜領域が照らされ、カラーカメラが得られたRGBコントラストを記録しました。膜がない場合、円形フィクスチャ領域は黒く見えました。一方、膜が装着されていると、同一領域は乳白色に見え、この2つの状態は視覚的に明確に区別できました。

このセットアップでは、「 MV-CU120-10GC 1200万画素カラーエリアスキャンカメラ が特徴です。 16 mm固定焦点レンズ（1 mm延長リング付） 、および KM-2RN12085A0-W-24V(1.3)-D リングライト で構成されています。レンズの作動距離は 80 mm 、視野は 37 × 28 mm 、照明装置の設置高さは 23 mm .

膜の応答を確認しつつ、円形の特徴および周囲の穴を維持するため、低角度配置が採用されました。量産ラインへの投入前に、熱的安定化後の検査および部品の想定位置公差下での検査を実施する必要があります。判定基準は、単一の基準画像ではなく、複数の良品および不良品サンプルに基づいて設定すべきです。

技術的なポイント

これらの事例から、同様の存在検出タスクであっても、照明条件は異なる場合があることがわかります ソリューション 。鋼製リング付き膜には、拡散型ドーム照明とモノクロコントラストが有効でしたが、ドーム型膜には低角度リング照明と色情報が必要でした。適切な照明選択は、カメラの解像度といった単純な要因ではなく、それぞれの膜が光とどのように相互作用するかに依存します。

新しい膜検査プロジェクトでは、部品図面、サンプル画像、膜の材質、視野角、作業距離、ライン速度、カメラの型番、および受入基準を提供してください。その後、制御されたサンプル試験により、照明の配置パターンを比較し、最終的なカメラ・レンズ・照明・露光時間・ゲイン・取付け条件を文書化できます。この記録により、システム導入時や複製時に結果を再現しやすくなります。また、生産チームは、合格品の画像を参照用に保存し、保守作業後、治具交換後、または照明調整後にはしきい値の再確認を行う必要があります。これにより、ハードウェアの変更が文書化されず、誤検出の新たな原因となることを防げます。

アプリケーションに応じた照明試験および設定推奨のため、HIFLYへ良品および膜欠落品のサンプルを送付してください。