外観検査を自動化するためのポイント
外観検査とは
外観検査とは製品の外側をチェックする検査です。検査項目は、傷、歪み、汚れ、変色、寸法、異物混入など製品によって使い分けます。
外観検査には、一般的に人間の目による「目視検査」と、画像センサや画像処理システムを活用した「自動検査」の2種類があります。
外観検査の目的は「品質の保証」「品質の維持」「品質の向上」です。大量に製品を生産する場合、必ずといっていいほど不具合品が出てしまいます。それを外観検査によって発見し、除外することで品質を一定に保ちます。
また、不具合品の外観を調査することで、どの工程で何が起こったのかがわかるため、製造ラインの改善にも役立ちます。
目視検査は手軽に実施できる一方で、ヒューマンエラーが発生する、判定基準のばらつきが発生するというデメリットがあります。また、検査には技術を持っているベテラン人材を確保することが難しく、新規採用者が一人前になるまで教育などの手間がかかるという問題も発生します。人口減少・高齢化が進んでいる現在では、ベテラン検査員が減少しつつも若手が採用できないという状況に陥っています。そこで注目されているのが画像センサを用いた外観検査の自動化です。
外観検査を自動化するためのポイント
検査を自動化するためのポイントはどこの工程で、何を、どれくらいの速さで検査したいのかを明確に決めることです。
検査したい内容や速度、インラインかオフラインかによって導入する設備が変わってくるため、必要なスペースも変わってきます。スペースが足りなければ生産設備そのものを改良しないといけなくなったり見直ししなくてはいけなくなったりと、大掛かりになってきます。
弊社にご相談いただければ、お客様の検査対象や自動化する範囲・項目にあった提案をさせていただきます。
外観検査を自動化するメリット
外観検査の自動化にはさまざまなメリットがあります。
- 品質の保証/維持/向上
- 生産ラインの改善
- 歩留まりの向上
- 省人化
- 省スペース化
- 工数削減
- 生産速度の向上
- 人為的なミス(ヒューマンエラー)の発生抑止
- 人員確保、教育などの手間を減らす
- 判定基準のばらつきを無くす
- 長時間安定稼働による生産量増強

外観検査を自動化することでさまざまなメリットは得られますが、導入にはさまざまな課題があります。
弊社はそれらの課題に対してお客様と一緒になって検討させていただきます。
外観検査自動化の課題と対応
コストが掛かる

形状がバラバラ

形状が複雑

姿勢がランダム

検査精度が上がらない

一番最初の課題はコストについてです。検査設備は費用がかかると思われがちですが、予算に見合った選択をすることで最小限のコストで導入することが可能です。また助成金を活用して導入することも可能な場合があります。
次の課題は製品の形状・姿勢についてです。製品の形状がバラバラ・複雑、姿勢がランダムだったりで検査やシステム作りが大変などといった内容です。これについても検査箇所を増やしたり、検査方法を工夫するなどで対応可能です。
最後の課題は検査精度についてです。自動化検査のため「本当にちゃんと検査できているのか?」といった不安は必ずでてきます。弊社はあらゆるパターンを想定した上で、検査精度を高くできるように工夫しています。
外観検査に用いられるツールの紹介
外観検査によく使われるツールについてご紹介します
カメラ(エリアカメラ・ラインカメラ)
カメラで対象物を撮像し、その画像を解析して検査を行います。
部品の形状、傷、色の変色などさまざまな検査が可能です。
高精度で安定した外観検査を行うには、 「ピントの合った」「明るくはっきりした」いわゆる撮像再現性があるワーク画像が必要となります。そのためにはカメラのみならず、レンズ・照明の選定がキーとなるため、これら3つ(カメラ・レンズ・照明)が重要となります。
具体例として
- 光の影響を受ける→照明を用いて撮像環境を十分に明るくし、外乱光が入ってもほとんど影響の無いようにする、という対処方法があります。(暗幕で撮像環境を保護する、という手もあります)
- ピントが合う範囲しか対応できない→ピントが合う範囲(被写界深度といいます)は、「レンズの絞りや焦点距離」「被写体までの距離」「明るさ(=明るいほどレンズを絞れる)」などによって変化します。撮像再現性のある定点撮像を前提としたとき、ワークに応じて被写界深度を調節すれば、この点も対処することが可能です。

接触式検査(接触式変位計)
検査対象にプローブを触れさせ、その変化から寸法を測定します。
寸法などを測定するのは得意ですが、傷や色などを検出することはできません。
課題としては
- プローブよりも小さいものの計測はできない
- 柔らかい素材の計測はできない
- 測定が遅い(動作そのものが遅い、複数箇所の測定が必要など)
- 耐久性が低い

非接触式検査(非接触式変位センサ)
接触式変位計の課題を補う変位計測方式として非接触式変位センサがあります。
方式としては
- 光学式
- 超音波式
- 渦電流式
- 静電容量式
などがあり、検出物体・距離・応答速度・測定面の大きさなどそれぞれの特性に応じて使い分けます。

外観検査の自動化を依頼するときの業者の選び方
業者によっては得意不得意もありますし、技術力にも差が生じます。
外観検査の自動化設備を依頼するときには、業者の選定に気をつけましょう。
1.設計経験が豊富
外観検査の自動化をする上で最も大切な要素は設計力です。
設計するときに、課題の洗い出しや対処をどこまで想定できるかによってクオリティは変わってきます。
経験が豊富であればあるほど設計力は上がっていくため、まずは実績を確認してみましょう。

2.十分なヒアリングをしてくれる
十分な経験があったとしても、何がどうなっていて、さらに何をしたいのかなど徹底的にヒアリングを行わなければ良い設計はできません。
そのため、十分にヒアリングをしてくれる業者を選びましょう。

3.現場の確認をしてくれる
現場をみたり作業者と会話をしたりすることで、想定していなかった設置方法や使い勝手の改善につながります。
そのため、現場の確認をしてくれる業者を選びましょう。

名古屋精工の実績を紹介
チューブ外観検査機
ヘッダー・キャッパーを経て流れてくるラミネートチューブの外観をラインカメラで検査し、良品はそのまま下流の箱詰機へ、NG品は装置脇の回収箱へそれぞれ振り分ける。箱詰機との接続も可能。
- 対象チューブ:Φ25~40mm(段替えにて多品種対応可)
- 処理能力:150本/分
- 検査項目:印刷不良・キズ・汚れ
