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物流における機械視覚照明の適用
日々膨大な量の貨物を処理する物流業界というダイナミックな環境において、効率性と正確さは成功の要です。機械視覚技術は、かつて人間の労働が担っていた分野において自動化を実現する画期的な技術として登場しました。この技術の核となるのが機械視覚照明システムであり、カメラが捉える画像が正確な分析に十分な品質を持つように保証する重要な役割を果たしています。本記事では、物流のさまざまなシナリオにおける機械視覚照明の多様な適用について掘り下げていきます。
仕分けハブにおけるバーコード・QRコードの読取り
バーコードおよびQRコードは、物流サプライチェーンでパッケージを識別するための主要な手段です。ただし、物流の環境ではそれらの正確な読み取りに困難が伴う場面が多くあります。パッケージには、光沢のあるプラスチック包装から粗くしわだらけの段ボールまで、さまざまな表面素材が使用されています。
光沢面に対しては、偏光光源が有効な手段となります。この光源は鏡面反射光を除去し、バーコードからの拡散光のみをカメラに届けることができます。これにより、明瞭で高コントラストなバーコード画像を得ることができ、マシンビジョンシステムがコードを解読しやすくなります。高速でパッケージが搬送される選別ラインでは、高周波ストロボ照明が使用されます。これらの照明はカメラシャッターと同期して点灯し、 パッケージの動きを事実上「停止」させます。これにより、モーションブラーを排除し、パッケージが高速で移動している場合でもバーコードやQRコードを正確に読み取ることが可能になります。
パッケージの体積測定
パッケージの体積を正確に把握することは、配送コストの計算や倉庫内での保管スペースの最適化に不可欠です。しかし、封筒や袋状の柔らかいパッケージなど、形状が不規則なものは体積を測定するのが難しいという課題があります。
バックライト方式は体積測定で広く使用されている技術です。高輝度のバックライトをパッケージの後ろに配置します。光がパッケージ（半透明や柔らかいパッケージとコンベヤーベルトの間など、隙間のあるもの）を透過すると、カメラの画像センサー上にパッケージの明確なシルエットが映し出されます。家具や自転車など形状が不規則な物品の場合には、ラインレーザーなどの構造光光源が使用されます。レーザーは物体表面に線のパターンを投影し、物体の形状によってレーザーラインが歪みます。マシンビジョンシステムはこの歪みを分析し、物体の3D形状を再構築して正確に体積を算出します。
パッケージの損傷および異常検出
輸送中のパッケージの状態を保持することは、物流において重要な課題です。マシンビジョン用照明は、段ボール箱の破れやプラスチック袋の穴、液体の漏洩跡などの損傷を検出するのに役立ちます。
ダークフィールド照明は表面欠陥の検出に効果的です。低角度の光源を使用してパッケージを照らします。平らな状態の部分では光線はカメラから離れる方向に反射されます。しかし、破れや穴などの欠陥部分では光が散乱され、カメラに向かって戻ってくるため、暗い背景に対して明るいスポットとして検出できます。液体の漏洩や損傷したラベルの残渣を検出するには、多色光源を使用することもできます。異なる色の光は特定の物質のコントラストを高めます。例えば、赤色の光源は黄ばんだ液体漏洩のシミをより目立たせることができ、青色の光源は剥がしたラベルの残渣を強調します。
倉庫における貨物の識別と分類
大規模倉庫では、貨物を迅速に識別し分類することが効率的な保管および取り出しにおいて重要です。マシンビジョン用照明は高コントラストの照明を提供し、貨物の特徴を際立たせます。
例えば、さまざまな形状や色の製品を扱う場合、設計の良い拡散光源は物品を均等に照らし、マシンビジョンシステムがその特徴を認識しやすくします。システムは貨物の形状、色、サイズを分析し、自動的に異なるカテゴリに分類して適切な保管場所へ誘導することができます。これにより倉庫作業のスピードアップが図られ、誤配置のリスクも軽減します。
自動搬送車（AGV）の誘導
自動搬送車（AGV）は現代の物流施設でますます一般的になっています。マシンビジョン照明はAGVが倉庫の環境をナビゲートするのを支援することができます。
明るく照らされたマーカーまたはレーンを設置することで、AGVに搭載されたマシンビジョンシステムは、自身の位置と方向を正確に検出できます。例えば、床に沿ってAGVが従うべき経路を示すために、明るく等間隔に配置された一連の照明を設置することができます。AGVのカメラは適切な照明条件下で、これらのマーカーを簡単に識別し、それに応じてコースを調整することで、倉庫内でのスムーズで正確な移動を実現します。
まとめ
マシンビジョン照明は、より正確で効率的かつ自動化された運用を可能にすることで、物流業界に革新をもたらしました。バーコード読み取りに基づく荷物の初期分類から、荷物の状態の注意深い監視、倉庫内でのAGVの円滑な運転に至るまで、その応用範囲は広範囲にわたります。物流業界が成長し続け、迅速な配送や高品質なサービスへの需要が高まる中で、マシンビジョン照明の役割はさらに重要になっていくでしょう。今後の発展には、環境条件や対象物の特性のリアルタイムな変化に適応できるよりスマートな照明システムにより、物流分野におけるマシンビジョンの能力がさらに高められることが期待されています。
