キズ検査に3Dカメラは使える？
深さ・高さの違いから考える検査方法
深さ・高さの違いから考える検査方法
製品の表面に発生するキズには、材料が削れて溝になったものや、押し込まれてへこんだもの、表面をこすって光沢が変化したものなど、さまざまな種類があります。
こうしたキズを画像検査で捉える方法のひとつが、3Dカメラを使った形状計測です。
2D画像では明るさや色の違いからキズを検出するのに対し、3Dカメラでは表面の高さや形状の変化を捉えられます。
ただし、すべてのキズに3Dカメラが適しているわけではありません。
キズの種類によっては高さの変化が小さく、形状データだけでは捉えにくい場合もあります。
この記事では、3Dカメラで取得できる形状情報に着目し、キズの深さや高さをどのように捉えられるのか、検査時にどのような点に注意すべきかを解説します。
1. キズ検査に3Dカメラは使える？ 高さ情報で捉える表面の変化
3Dカメラを使ったキズ検査では、表面の高さや形状が周囲とどのように異なるかを確認します。
例えば、表面が削れてできた溝や、物が当たって生じたへこみでは、キズの部分と周囲との間に高さの違いが生じます。
こうした変化を形状データから捉えることで、キズの有無や形状を評価できる場合があります。
一方、表面をこすった跡のように、光沢や見た目が変化していても、高さの変化がほとんどないキズもあります。
このような場合、3Dデータだけでは特徴を捉えにくいことがあります。
3Dカメラでキズを検査する際は、キズが存在するかどうかだけでなく、キズによって表面の形状がどのように変化しているかが重要になります。
2. 光切断方式でキズを捉える仕組みとは？ 高さ情報を取得する原理
3Dカメラの計測方式のひとつに、光切断方式があります。
レーザー光を対象物の表面に照射し、その反射光をカメラで撮影することで、高さ情報を取得する方式で、
画像上でのレーザー光の位置を読み取り、カメラとレーザーの位置関係を利用して高さを算出します。
対象物を移動させながら計測することで、表面の形状をデータとして取得します。
キズが溝状になっている場合には、レーザー光の位置が周囲の表面とは異なる形で記録され、形状の変化として捉えられる可能性があります。
取得したデータから、キズの深さや幅などを評価することもできます。
ただし、対象物の表面状態や形状によっては、レーザー光が適切に反射せず、安定した計測が難しい場合があります。
また、深い溝や複雑な形状では、周囲の形状によってレーザー光が届きにくくなる部分が生じることもあります。
このように、光切断方式では高さ情報を取得できますが、キズの形状や対象物の表面状態によって計測のしやすさが変わります。
まずはお気軽にお問い合わせください。
お問い合わせはこちら3. 3Dカメラで捉えやすいキズとは？ 形状変化から考える検査対象
3Dカメラでキズを捉えやすいかどうかは、キズの深さや幅だけでなく、周囲の表面形状との違いによっても変わります。
例えば、明確な溝やへこみがある場合には、周囲との高さの差を手がかりに検出できる可能性があります。
取得した形状データから、深さや幅、長さ、断面形状などを確認することで、キズの特徴を評価できます。
一方、浅いキズや幅の細いキズでは、周囲との高さの差が小さく、形状データ上で明確に捉えられない場合があります。
また、対象物本来の凹凸や表面の粗さが大きい場合には、キズによる変化とそれ以外の形状を区別しにくくなることもあります。
ここで注意したいのは、3Dカメラの高さ方向の計測精度と、キズを安定して検出できるかどうかは同じではないという点です。
計測精度だけでなく、キズの幅や深さ、周囲の形状、計測データのばらつきなどによっても、検出のしやすさは変わります。
そのため、検出したいキズの深さや幅だけでなく、周囲の形状や表面の状態も含めて、実際にどの程度の変化を捉えられるかを確認することが重要です。
4. キズの検出と良否判定はどう違う？ 検査方法を選ぶポイント
キズの形状を検出できることと、そのキズを不良と判定できることは別です。
例えば、3Dデータから溝の深さやへこみの程度を取得できても、その数値だけで製品の良否が決まるとは限りません。
製品の用途や要求品質によって、問題となるキズの大きさや形状は異なります。
検査では、まずキズの存在や形状を捉えたうえで、どのような状態を不良とするのかを決める必要があります。
評価項目としては、深さや幅、長さ、断面形状などが考えられますが、すべての項目を測定する必要があるわけではありません。
例えば、一定以上の深さがあるキズを不良とする場合と、浅くても幅の広いキズを不良とする場合では、重視する評価項目が異なります。
検査したいキズの特徴に応じて、必要な形状情報と判定条件を整理することが大切です。
また、正常な製品にも表面の凹凸や形状のばらつきが存在するため、こうした変化と不良を区別できるかどうかも確認する必要があります。
5. 3Dカメラによるキズ検査では、形状データで捉えられる範囲を確認する
3Dカメラは、表面の高さや形状の変化を捉えることで、溝やへこみなどのキズを検査できる可能性があります。
一方、形状の変化が小さいキズや、対象物本来の凹凸と区別しにくいキズでは、検出が難しい場合もあります。
また、光切断方式では、対象物の表面状態や形状によって計測のしやすさが変わります。
検出したいキズの特徴だけでなく、実際の対象物で安定した形状データを取得できるかも重要です。
3Dカメラによるキズ検査では、単に高さ情報を取得するだけでなく、その情報から検出したいキズをどこまで捉えられるかを確認することが重要になります。
※ 本記事は一般的な検査設計の考え方を示したものです。
実際の検査性能は、ワーク特性、搬送条件、照明構成、装置仕様など複数の要因により変動します。
個別条件に合わせた最適化についてはご相談ください。
