製造ラインの生産性を高める最先端のマシンビジョン製品|工業用バーコードリーダ、QRコードリーダ、外観・画像検査装置[コグネックス株式会社 ]

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製造ラインの生産性を高める最先端のマシンビジョン製品

マシンビジョン――FAシステムの構築に必須の技術

マシンビジョンの目的は、「画像から意味のある情報を取得すること」です。もう少し詳しく言えば、「対象物をカメラで撮影し、得られたデジタルデータに対して高度な演算処理を適用することで、関心事である情報を抽出して取得すること」となります。現在、マシンビジョンはFA(Factory Automation)システムの構築には欠かせない技術となっています。では、製造現場において、マシンビジョンはどのようなことに使われているのでしょうか。 マシンビジョンによってできることは、大きく4つに分けられます。それぞれの頭文字を並べて、「GIGI」と言い表されることもあります。各機能の概要は以下のとおりです。

 

● G(Guidance):位置決め

「物の位置を計測(検出)する」という意味です。この「位置決め」の結果は、次に行われるあらゆる処理/操作の基準の位置になります。例えば、物品/部材の加工や組み立てなどを自動化する際にも位置決めは必須の処理です。マシンビジョンの基本であり正しい位置での検査・計測は、この「位置決め」の処理を基本として実現されます。

 

● I(Inspection):検査

「物の良否を判定する」という意味です。マシンビジョンによって良品と不良品の判別を行うことにより、検査の自動化を実現することができます。

 

● G(Gauge):計測

「物の寸法を計測する」という意味です。計測の自動化や製造工程の管理・監視(メンテナンスのための情報の取得)などに利用されます。

 

● I(Identify):認識

「文字やバーコードなどの情報を読み取る」という意味です。主に、物品/部材のトレーサビリティを確保するために使用されます。

これらの機能は、実際には2種類の製品群によって実現されます。「位置決め」、「検査」、「計測」などに対応するマシンビジョンシステムと、「認識」にのみ対応するバーコードリーダの2つです。「位置決め」、「検査」、「計測」については、マシンビジョンシステムとして提供される汎用のハードウェアを使用します。そして、個々の機能はソフトウェア(プログラム)によって個別に定義します。必要な機能は用途ごとに異なるので、取得した画像に対する処理の詳細はプログラムによって個々に定義します(基本的な機能はライブラリとして提供されるので、一からプログラミングする必要はありません)。一方、バーコードリーダは「認識」のために用意された専用機(ハードウェア)です。バーコードに記載された情報を読み取るという基本機能は、あらかじめ用意されたプログラムによって提供されます(必要に応じて機能の詳細をカスタマイズすることも可能です)。マシンビジョンシステムのうち、この種の製品を特にバーコードリーダと呼ぶととらえてもよいでしょう。

 

マシンビジョンによって実現できる機能は、自動車やエレクトロニクス機器、食品/飲料、医薬品などさまざまな製造分野で利用されています。しかし、マシンビジョンを活用して製造ラインの自動化を図るというのは、実際には容易なことではありません。対象物自体の状態や、照明をはじめとする周辺環境の状態が必ずしも均一ではないことから、対象物の“見え方”が大きく変動する可能性があるからです。バーコードを例にとると、図1に示すとおり、実にさまざまな見え方が発生します。このような状況が生じるたびにエラーが発生していたのでは、製造ラインの生産性を高めることはできません。

 

図1 バーコードの“見え方”は、条件の違いによって大きく変動する

にもかかわらず、製造ラインの自動化が実用レベルで実現できているのはなぜでしょうか。それは、劣悪な条件下でも位置決めや読み取りを安定して行えるマシンビジョンシステムやバーコードリーダが提供されているからです。では、最先端の製品において、具体的にはどのような機能/性能が実現されているのでしょうか。以下では、コグネックスが提供する最新のマシンビジョンシステムとバーコードリーダの例を紹介します。

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