既存設備に3D検査を組み込むには？｜まず考えたい「どこに・何を追加するか」

「3D外観検査を導入したい」と考えたとき、必ずしも検査設備をすべて新しくする必要はありません。
現在使用している搬送設備や2Dカメラ、センサー、制御機器などを活かしながら、必要な部分に3D検査を追加する方法もあります。
では、既存設備に3D検査を組み込む場合、最初に何を考えればよいのでしょうか。
今回は、設備を大きく変える前に整理しておきたいポイントを紹介します。

1.まず「どの工程に3Dを追加するか」を考える

最初に決めたいのは、3Dカメラをどこに設置するかではありません。
「現在の検査工程の、どこに3D検査を追加するのか」を整理することが先です。

例えば、
・搬送中にワーク上面を検査する
・既存の2D検査の後に、3Dで高さや形状を確認する
・これまで人が確認していた工程に3D検査を追加する
など、3Dを使う場所はさまざまです。
まず現在の工程を書き出し、「どこで」「何を」「どのように検査しているか」を整理してみましょう。

まず確認したいこと
□ 現在の検査工程はどこか
□ 3Dで検査したい対象は何か
□ 既存の検査でできていることは何か
□ 3D検査を追加したい場所はどこか

「3Dカメラをどこに置くか」よりも、先に「何を追加するのか」を決めることがポイントです。

2.「3Dに任せる範囲」を決める

3D検査を追加するといっても、既存の検査をすべて3Dに置き換えることはできません。
例えば、表面の色や印字などは2Dで確認し、凹凸や高さ、形状の違いは3Dで確認する、といった役割分担も考えられます。
つまり、既存設備でできている検査は残し、3Dで確認したい部分を追加するという考え方です。
このとき重要なのが、「3Dで何を見るのか」を明確にすること。

例えば、
・凹みや膨らみ
・反り
・バリや突起
・高さや段差
・立体形状の違い
など、3Dで確認したい内容によって、必要となる検査範囲や撮像条件も変わります。

「3Dにすること」自体を目的にするのではなく、既存の検査と3D検査をどう役割分担させるかを考えることが重要です。

3.既存設備の「残すもの」と「追加するもの」を整理する

次に、現在の設備のうち何をそのまま使い、何を追加するのかを整理します。
例えば、既存設備に以下のような機器があるとします。

■残すものの例
・搬送コンベア
・2Dカメラ
・センサー
・PLC
・排出機構

■追加するものの例
・3Dカメラ
・画像処理用PC
・3Dデータを処理するソフトウェア
・必要に応じたセンサーやエンコーダ

もちろん、実際にどこまで既存設備を活用できるかは、設備構成や検査内容によって変わります。
だからこそ、最初から「全部入れ替える」「カメラだけ追加する」と決めるのではなく、
現在ある設備の何が使えるのか、何が新たに必要なのかを切り分けることが大切です。

4.「どこまで検査するか」で必要な構成は変わる

ここで一つ注意したいのが、検査範囲によって必要な構成が変わることです。
例えば、ワークの上面だけを検査する場合と、側面や複雑な形状まで確認する場合では、必要となる撮像方向やカメラの配置は同じではありません。
また、ワークの大きさや形状、搬送方法によっても、撮像できる位置や範囲は変わります。
そのため、「3Dカメラを1台追加すればよい」と最初から決められるとは限りません。

まず、
①何を検査するか
②どこまで検査するか
③現在の設備をどこまで活用するか
を整理し、そのうえで撮像方法や設備構成を検討します。

ここまで整理すると、「3Dを追加できるか」だけでなく、「どのような構成なら追加できそうか」が見えてきます。

5.「既存設備＋3D」の形は一つではない

既存設備に3D検査を組み込む方法は、一つではありません。

CASE 1｜既存の2D検査に3Dを追加する

2Dカメラによる検査はそのまま残し、3Dで確認したい項目だけを追加します。

CASE 2｜一部の検査を3Dに置き換える

既存の検査内容を見直し、3Dの方が適している部分を置き換えます。

CASE 3｜既存の搬送設備を活用して3D検査を追加する

搬送設備はそのまま活用し、検査部分に3Dカメラや画像処理などを追加します。

どの方法が適しているかは、ワークの形状や検査内容、現在の設備構成によって変わります。
だからこそ、既存設備への3D導入では、「3Dカメラを入れる」だけではなく、「現在の検査工程をどう活かしながら3Dを組み込むか」という視点が重要になります。

6.既存設備への3D導入、まずはここを整理

最後に、最初の検討段階で確認したい項目をまとめます。

□ 3D検査を追加したい工程が決まっている
□ 3Dで検査したい対象・欠陥が整理できている
□ どこまでの範囲を検査するか決まっている
□ 既存設備のうち、活用したいものが整理できている
□ 2D検査と3D検査の役割分担を考えている
□ 追加する必要がある機器・機能をイメージできている

ここまで整理できれば、次に確認したいのは、「では、その場所で実際に3D撮像できるのか？」という点です。
カメラの設置位置やワークとの距離、検査範囲、搬送状態などによって、実際の撮像条件は変わります。
次回は、既存設備に3Dカメラを組み込む際に確認したい「設置・撮像条件」について考えます。