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外観検査とは? 目的・手法・効率化に繋がる関連製品についてご紹介します

外観検査は、製品の傷・変形・異物付着などの外観上の欠陥を検出する検査工程であり、品質保証と製造工程の改善に欠かせない役割を担っています。目視検査から検査装置の活用、さらにはAIを取り入れた検査システムまで、手法は多様化しています。

本記事では、外観検査の目的や検査項目、各手法の特徴と自動化のメリット、画像処理技術の活用方法、そして効率化に役立つ関連製品について解説します。

本ページでは、外観検査・画像処理技術を提供するメーカーや関連製品を掲載しています。

外観検査・画像処理技術の選び方

検査対象と欠陥の種類:対象物の材質・形状・表面の光沢と、見つけたい欠陥(傷・汚れ・色ムラ・変形・異物など)を先に整理します。これによって必要な撮像の方法や判定の方式が決まります。

判定の方式:基準が明確な欠陥は、設定したルールで判定する画像処理で対応できます。良否の境目があいまいな欠陥や、見た目のばらつきが大きい製品では、AIが画像の特徴を学習して判定する方式が向いています。

カメラと照明:平面的な傷や汚れは2Dカメラ、高さやへこみなど立体的な欠陥は3Dの計測が必要です。照明は素材の反射のしかたと見つけたい欠陥に合わせて選び、撮像の段階で欠陥がはっきり写るかを確かめます。

生産ラインとの適合:ラインの速度に検査処理が間に合うか、既存のコンベアや制御機器と信号をやり取りできるかを確認します。ライン上で全数を検査するのか、抜き取って検査するのかによっても装置の形が変わります。

設定と運用の負担:自社の検査基準に合わせて判定条件を設定・調整できるか、AIの場合は学習用の画像をどう集めるかを確認します。品種の追加や基準の変更に、社内で対応できる範囲も比べます。

外観検査・画像処理技術の関連製品・サービス

Human Sense AI 独自開発の画像解析アルゴリズム

Human Sense AI 独自開発の画像解析アルゴリズム

従来のAIとは一線を画す、革新的な画像解析技術

近年、画像解析技術は急速に進化していますが、従来のAIは膨大な教師データを必要とし、未知の異常に対応が難しいという課題がありました。 フォージビジョン株式会社が開発した Human Sense AI は、この課題を克服する革新的な技術です。 従来のAIとの違いや、具体的な応用事例についてご紹介します。

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ナラサキ産業 × ANY(エニー) ディープラーニング外観検査ソリューション

ナラサキ産業 × ANY(エニー) ディープラーニング外観検査ソリューション

AIによる究極の外観検査「ディープラーニングパッケージ」

ナラサキ産業および株式会社ANYでは、最適な画像検査システムを実現するディープラーニングパッケージを提供しています。外観検査・分類、難易度の高い文字認識など、判断が求められる作業に対応します。学習を重ねることで、高精度な画像検査が可能になります。厳選されたシステム構成と、お客様自身でのティーチングを可能としたわかりやすいインターフェースにより、多種多様な画像検査に柔軟に対応します。

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EasyInspector2

EasyInspector2

市販のWebカメラを使用した簡素な構成

EasyInspector2は構築を簡単にすることを目的に開発されたWindowsソフトウェアです。最大の特徴は市販のパソコンと安価なカメラ(Webカメラ、USB/GigE産業用カメラ)が使用できることです。また、Windowsソフトを操作する要領で検査設定が可能です。 従来より画像検査システムの構築にはプログラミング等の専門的な知識が必要で、そのため多忙な現場担当者が多品種・小ロットの製品に対して個別に画像検査システムの開発や調整を行うことは困難でした。 EasyInspector2を構築するのにプログラミングの知識は不要で、現場担当者は検査対象に合わせて画像処理機能を選択し、現場で運用しながら設定を調整することができます。

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DeepSky

DeepSky

現場ユーザーも簡単に運用

DeepSkyはPC1台で「画像データ収集→学習→判定」を行うことができます。 撮像した画像内で見つけたい部分を囲んで「学習」ボタンをクリックするだけ。AIが自動で設定パラメータを調整し、対象物を認識するようになるため、これまでの難しい設定作業が不要になります。 AIの画像処理は従来の手続き型(ルールベース)の画像処理とは異なり設定が簡単で、複雑かつ変化しやすい条件下での判定に強みを発揮します。

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fastable.ai(ファスタブル・エーアイ)| AI外観検査システム

fastable.ai(ファスタブル・エーアイ)| AI外観検査システム

50種類以上の欠陥を分類し、工程改善につなげる産業用AI検査

製造現場の外観検査では、従来のルールベースAOI(Automatic Optical Inspection:自動光学検査)が苦手とする「にじみ」「シワ」「微細な擦り傷」といった曖昧な欠陥への対応や、ロット間のばらつきによる判定のぶれが長年の課題とされてきました。fastable.ai(ファスタブル・エーアイ)は、CNN(Convolutional Neural Network:畳み込みニューラルネットワーク)をベースとした独自のAIアルゴリズムで、こうした課題を解決するAI外観検査プラットフォームです。 欠陥の検出・分類にとどまらず、データ分析と工程改善支援までを一貫してサポートします。

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メキキバイト|製造業向け外観検査&品質管理AI

メキキバイト|製造業向け外観検査&品質管理AI

光学設計からAI構築・運用まで。検査工程をワンストップで自動化

メキキバイトは、製造現場の目視検査業務を自動化する外観検査&品質管理AIソリューションです。 光学設計からAI構築、運用支援までをワンストップで提供し、食品から医薬品、電子部品まで幅広い業界の検査工程を自動化・省人化します。

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CoaXPress エリア/ラインスキャンカメラ

CoaXPress エリア/ラインスキャンカメラ

高速・高解像度かつ革新的な低発熱設計の産業用カメラ

産業用カメラの高速化・高解像度化が加速する中、従来の課題であった発熱問題を解決する革新的な設計思想で開発されたジャパンボーピクセルのCoaXPressカメラシリーズ。 Ultra Low Power FPGAの採用により、カメラの消費電力・発熱を大幅に抑え、業界最小クラスの筐体サイズを実現。半導体や電子部品など、より厳密な検査が求められる製造現場に最適なソリューションを提供します。 29mm角の小型モデルから65MPの高解像度モデルなど、豊富なラインナップで多様化する検査ニーズにお応えします。

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Deama(ディアマ)

Deama(ディアマ)

高精度のAIとOCR機能を搭載した画像認識検査システム

画像認識検査システムは、人間の目視チェックに伴う疲労やミスを防ぎ、検査の正確性と一貫性を向上させるために必要です。 また、AIとOCRを活用することで、生産ラインの効率化と品質向上が図れます。これは、特に大量生産において重要であり、企業の競争力を高める一助となります。

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外観検査・画像処理技術の関連アプリケーション

鉄板製造ラインにおける設備保護のための画像解析アルゴリズムの活用

蒸気環境や一瞬の事象でも見逃さない、目視に頼らない設備状態監視の自動化

鉄板の圧延・巻き取り工程における設備監視で、画像解析アルゴリズムを活用することで、蒸気環境下や瞬間的な事象の見逃し防止が期待できます。明暗の境目を捉える独自手法により、目視に頼らない監視業務の自動化と省力化を支援します。

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半導体ウェハ洗浄工程における接触不良検知のための画像解析アルゴリズムの活用

目視では捉えきれない洗浄ブラシの接触不良を画像解析で検知する次世代の状態監視

半導体ウェハの洗浄工程における接触状態の監視に、独自開発の画像解析アルゴリズムHuman Sense AIを活用する方法を解説します。事前学習なしで目視困難な微小な接触不良を検知し、監視業務の省力化と洗浄不良の流出防止が期待できます。

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鉄道の線路沿い法面における危険状態の早期検知のための画像解析アルゴリズムの活用

予測できない異常も遠隔から早期に捉える、目視に頼らない法面監視の自動化

鉄道の線路沿い法面における危険状態監視で、画像解析アルゴリズムを活用することで、予測できない土砂崩れの早期検知が期待できます。少し前の状態と現在を比較する独自手法により、目視に頼らない遠隔での安定した状態監視を支援します。

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廃棄物リサイクルにおけるリチウムイオン電池検出のための画像解析アルゴリズムの活用

X線画像の明るさ分布と形状の解析による、廃棄物中のリチウムイオン電池の高精度な判別

廃棄物リサイクルの選別工程における、X線画像からのリチウムイオン電池を判別する用途です。明るさ分布のばらつきと形状を解析する画像解析アルゴリズムにより、黒い塊として写る金属部品との高精度な識別と、火災事故リスクの低減が期待できます。

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食品製造現場における具材検査の自動化のための画像解析アルゴリズムの活用

教師データに依存せず、不定形な具材の過不足や異物を見分ける全数検品の自動化

食品製造の盛り付け工程における具材の過不足・異物・欠品の検査で、教師データに頼らない画像解析アルゴリズムを活用する方法を解説します。重なった具材の個数解析や異物検出により、材料ロスの削減とトレーサビリティの確保が期待できます。

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遠隔診療における正確な顔色評価のための画像解析アルゴリズムの活用

照明やカメラによる色変動を補正し、画面越しでも本来の顔色を再現する遠隔診療支援

遠隔診療における顔色の評価で、画像解析アルゴリズムを活用することで、カメラや照明による色変動の補正が期待できます。肌の色相が一定という実証に基づく特許技術により、画面越しでも本来の顔色を再現し、安定した診療判断の支援につながります。

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外観検査とは?

Visual Inspection What

外観検査は、外観に関連する問題を確認する検査方法であり、生産ラインにおいて非常に重要なステップです。外観の異常は、傷や異物の付着だけでなく、部品や製品ごとに異なる欠けや変形、位置のずれなどを指します。

生産工程には、強度検査や耐圧検査、またタッチパネルの感度検査など多様な検査が存在しますが、外観検査もその中の一つです。電子部品産業、自動車産業、日用品分野、医療機器分野など、さまざまな業界で外観検査は欠かせない工程となっています。

外観検査が求められる理由

外観検査が求められる要因は、主に以下の2つに分けられます。

品質保証のため

外観検査は、製品の品質を保証する重要な手段です。実施することで「所定の基準や規格に合致する製品」だけが市場に送り出されます。メーカーは、一貫した品質の製品を顧客に提供する必要がありますが、大量生産の場合、不良品の数も増加する可能性があります。不良品が顧客に届くリスクを避け、信頼性を維持するためにも、外観検査は欠かせない要素なのです。

製造工程の改善と品質の維持のため

外観検査によって不良品が発見された場合、その原因究明が必要です。製造過程や設計における問題点を特定することで、その原因を解消し、同様の不具合を未然に防ぐことが可能となります。

例えば、時計組み立て工程で「規定外のデザインの時計」が生じた場合、この事象の背後に作業者の誤った手順があると考えてみましょう。外観検査によって問題が浮き彫りになることで、作業プロセスにおける改善の余地が明確になるのです。

外観検査の検査項目例

外観検査項目は、部品や製品によって大きく異なりますが、以下のような検査項目に分類されます。

形状 決められた形状との違いや、変形・欠損など
寸法 決められた寸法との違いなど
構造 組み合わせや組み立てのズレなど
色 変色、色ムラ、色目や色調の違いなど
表面の見栄え シワ、凹凸、ツヤ、ムラ、筋、劣化など
傷 表面のキズやスレなど
付着物 異物、汚れ、チリ、ほこりなど
組み立ての問題 傷、ズレなど
仕上がりの問題 丁寧さ、バリ、欠け、突起、加工時の治具の跡など

これらの項目において、規格や仕様書などから逸脱していると、検査に通らなくなります。

外観検査の手法

Visual Inspection Type

外観検査の手法は、目視によるものと検査装置を活用したものに分類されます。また、近年ではAIを取り入れた検査システムの活用が進んでいる傾向もあります。

目視検査

目視検査は、肉眼で直接対象物を観察し、外観上の欠陥や異常を検出する手法です。官能検査とも称され、視覚の他に味覚、嗅覚、触覚、聴覚の五感を活用します。この手法は形状や素材にとらわれず、外観的な不良や異常を素早く発見する柔軟性が特長です。また、特別な機器や設備が必要ないため、比較的低コストで実施できます。

しかしながら、目視検査は検査員の主観的な判断に依存するため、経験や感覚による影響を受けやすく、一貫性に欠ける可能性があります。また、時間帯や環境によって結果が異なることや、長時間の作業による集中力の低下、検出の見逃しや誤判定が生じる可能性も考えられます。

外観検査装置の活用

外観検査装置は、人の代わりに製品を検査する装置です。設定された検査ルールに基づき、製品が適合すれば良品、違反すれば不良品と判定します。主に画像処理を通じてルールを適用し、自動化が可能です。しかし、複雑な判断や多くの項目の場合、装置が限界に達することもあり、検査員の介入が必要なケースもあります。

AI外観検査システムの活用

AI外観検査システムは、目視検査と外観検査装置の利点を結合した方法です。あらかじめ設定した条件に加えて、AIがデータの特徴を学習し、品質判断を行う能力があります。このシステムは複雑な製品にも適用可能であり、個人差を排除するメリットがあるため、近年多くの企業が導入に踏み切っています。

外観検査を自動化するメリット

Visual Inspection Merit

前述した外観検査装置や検査システムを活用することで、外観検査の工程を自動化することができ、以下のようなメリット・効果を期待できます。

検査時間の短縮

自動化されたシステムは人間よりも素早く検査を実施できるため、検査にかかる時間を短縮することが可能です。また、機械は疲労することなく連続して作業できる特性があります。

検査コストの削減

自動化システムの導入には初期コストがかかりますが、長期的には検査コストを削減することができます。採用や人件費などのコストと比較して、どちらが経済的に有利かを評価することが重要です。

ヒューマンエラーの防止

人間はミスを犯す可能性を常に抱えており、疲労や注意力の欠如により検査の精度が低下することがあります。また、個々の検査員によってバラツキが生じることもありますが、機械は一定の精度を維持できます。

人材不足の解消

外観検査の自動化により、人手不足や技術継承のリスクを軽減できます。製造業界では特に少子高齢化の影響で検査員の確保や教育が難しくなる傾向があり、若年就業者数の減少も顕著なため、人手に頼る目視検査は将来的な制約要因となる可能性があります。

AI外観検査に欠かせない「画像処理技術」とは?

Visual Inspection Imageprocess

AIを活用した外観検査システムを導入するためには、画像処理技術の応用が欠かせません。

人間の目で行う検査を画像処理で代替することにより、検査の効率と精度を向上させることが期待されます。画像処理による検査は、主に「画像データの取得」と「画像データの解析」という二つの段階で行われます。

まず、画像データの取得では、対象物を検査するためのカメラなどを用いて画像を撮影します。次に、撮影された画像データをコンピュータに取り込み、専用のソフトウェアを用いて解析を行います。画像データの解析では、あらかじめ設定した検査項目やそれぞれの基準値に基づいて、対象物の状態を判定します。

画像処理とは?
画像処理とは、撮影した画像データを基に、ある条件下に当てはまるパターンを検知したり、基準値と比較して良否を判定したり、大きさを測ったりする等、取得した画像データの解析にまつわる技術全般を指します。

画像処理技術を活用した検査の成功事例
ある食品メーカーでは、画像処理技術を応用した外観検査装置を導入することで、不良判定が難しい食料品(カット野菜)の検査の半自動化を実現しました。

課題背景 カット野菜の品質検査において、髪の毛混入や色の違いなどの難解な不良判定が多かった。このため、目視による検査では基準の一貫性にバラつきが見られました。さらに、大量生産の必要があるため、必要な検査員も多く必要であり、検査コストが課題となっていました。
導入効果 AIの学習機能を組み込んだ画像処理技術を利用する外観検査装置を採用しました。この装置は、髪の毛混入や色味の違い、大きさの極端な変化などの不良判定基準をAIに繰り返し学習させることで、高い精度の検査品質を達成しました。人間ではなく機械が判定するため、検査基準の一貫性が向上しただけでなく、人と機械が協力して半自動的に検査を実行する環境も構築しました。これにより、検査員の確保にかかるコストを軽減する成果も得られました。

よくある質問

外観検査の主な検査項目にはどのようなものがありますか?
形状、寸法、色、表面の見栄え、傷、付着物、構造、組み立て、仕上がりなどが代表的な検査項目です。部品や製品によって項目は異なりますが、規格や仕様書に基づいて合否が判定されます。
目視検査と外観検査装置にはどのような違いがありますか?
目視検査は検査員の五感を使って柔軟に欠陥を検出できますが、主観や疲労による精度のばらつきが課題です。一方、外観検査装置は設定したルールに基づき一定の精度で自動的に判定を行えますが、複雑な判断が求められるケースでは限界が生じることもあります。
外観検査の自動化にはどのようなメリットがありますか?
検査時間の短縮、長期的な検査コストの削減、ヒューマンエラーの防止、人材不足の解消といったメリットがあります。機械は疲労せず一定の精度を維持できるため、検査品質の安定化にも寄与します。
AI外観検査システムはどのような場面で有効ですか?
複雑な製品の検査や、従来の検査装置では判定が困難なケースに有効です。AIがデータの特徴を学習することで、検査員ごとの判断のばらつきを排除しながら高精度な品質判定を行えます。
画像処理技術は外観検査でどのように活用されますか?
カメラなどで撮影した画像データをコンピュータに取り込み、専用ソフトウェアで解析します。あらかじめ設定した検査項目や基準値に基づいて対象物の状態を判定する仕組みで、AIの学習機能と組み合わせることでさらに精度を高めることも可能です。

まとめ

  • 外観検査は、製品の品質保証と製造工程の改善を目的とした重要な検査工程である。
  • 手法は目視検査、外観検査装置、AI外観検査システムの3つに大別される。
  • 自動化により検査時間の短縮、コスト削減、ヒューマンエラーの防止、人材不足の解消が期待できる。
  • 画像処理技術はAI外観検査の基盤であり、画像データの取得と解析の二段階で検査を行う。
  • 用途や課題に応じて、さまざまな外観検査関連製品を活用することで検査の効率化を図れる。

株式会社ANY 画像検査ソリューション

株式会社ANY 画像検査ソリューション

多種多様な画像検査に柔軟に対応

ナラサキ産業および株式会社ANYでは、最適な画像検査システムを実現するディープラーニングパッケージを提供しています。外観検査・分類、難易度の高い文字認識など、判断が求められる作業に対応します。厳選されたシステム構成と、お客様自身でのティーチングを可能としたわかりやすいインターフェースにより、多種多様な画像検査に柔軟に対応します。

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「Human Sense AI」サービス概要資料

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従来のAIとは一線を画す、革新的な画像解析技術

従来の画像解析AIが抱えていた「膨大な教師データ」や「未知の異常への対応困難」といった課題。これを克服する革新的な技術が、フォージビジョン株式会社の開発した「Human Sense AI」です。 ⼈が⽬で⾒て脳で判断するプロセスをベースとした、独⾃開発の画像解析アルゴリズムで、⻑年の次世代 ディスプレイ研究から⽣まれたノウハウを元に、構築されたソリューションです。

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