外観検査装置を用いた検査の特徴とは？

外観検査装置とは？

外観検査装置とは、いわば「熟練検査員の目」の代わりとなる装置です。自動で製品や部品の外観検査を行うことができます。
見本となるものをデータとして数値化し、その基準に基づいて良否の判断を行います。外観検査装置は日々進化を続けており、近年ではAI（人工知能）を取り入れた装置を導入する企業が多くなっています。

目視による外観検査の課題

これまで外観検査は目視で行うことが一般的でした。製造品と見本とを比較し、その良否をそれぞれの作業者が判断します。

しかし、目視による検査には様々な課題があり、その代表的なものが「検査品質のばらつき」です。どうしても検査を行う作業者の習熟度に依存をしてしまうため、検査技術の属人化を課題として抱えている企業も少なくありません。そのような製造現場において、検査の安定化に貢献できるソリューションとなり得るのが「外観検査装置」です。

外観検査装置を導入するメリット

検査品質の向上

外観検査装置を用いた検査は客観的なデータに基づいて判定が自動で行われるため、検査品質が安定します。人が目視で行う場合は作業者の検査技術だけでなく、その日の体調や集中力など、検査品質にばらつきが生まれる要因はいくつもありますが、検査装置による自動化された検査であればその心配はありません。

また、目視では発見が難しい微細なキズや異物・欠陥を精度高く認知できやすくなるため、検査精度の向上を見込めることも大きなメリットです。

人的コストの削減

作業者による外観検査を実施する場合は、当然その配置やシフト・スケジュールを組む必要がありますが、外観検査装置を導入すれば初期費用がかかる分、その後のコストはどんどんと下がっていきます。

また、急な欠員による採用の悩みからも解放されるだけでなく、検査員の教育コストの削減も期待できます。

全数検査の実現

検査には「抜き取り検査」と「全数検査」があります。

抜き取り検査は対象物からサンプルとしていくつかを抜き取って調べ、その判定を全体の検査結果として当てはめる検査方式です。一方、全数検査は各製品・部品を一つずつ検査するため、その分対象物に対する製品品質を担保することができます。

外観検査装置の仕組みと画像処理技術

近年の外観検査装置の主流となっているのは、画像処理技術が取り入れられているものです。カメラ・センサにより人の目に代わって製品や部品の外観状態をデータとして取得し、ソフトウェアが見本データとの比較を基にキズや欠け、汚れの有無などを判定します。

自動かつ正確に外観検査を行える外観検査装置は、高品質の製品を効率的に大量生産しなければならない製造現場には欠かすことができないソリューションです。

画像処理検査ソリューション「URCP」のご紹介

宇部情報システム（UIS）では、画像処理検査ソフトウェア群「URCP(UIS Ready and Custom Packages)」と検査装置を併せて、トータルシステムとしてご提供しています。

URCPとは「UIS Ready and Custom Packages」の略で、様々な業種で導入実績のある宇部情報システム製ソフトウェア群の総称です。このURCPを仕様に応じて組み合わせやカスタマイズすることで、GUI含めてお客様にご満足頂ける画像処理システムの構築を実現します。

オリジナルソフトウェアによる最適化

外観検査に留まらず、対象の物体や欠陥の種類に合わせて、自社開発の多様な検査システムのパッケージを提供しています。お客様の特定のニーズに合わせたカスタマイズにも柔軟に対応いたします。

専門家による最適な光学機器・条件選定

画像処理検査において、対象物や特定したい欠陥の種類に応じた光学機器の選定は非常に多様で複雑です。UISでは、この選定プロセスを担当する専門家が、最適な機器や条件を選び出すサービスを無料で提供しています。

※現地での評価作業、特殊な光学条件／検査処理などが要する場合、有償となる場合がございます。

最適な検査装置の設計・製造・納品

検査タクトや設置に利用可能なスペース、予算などの要望を満たすため、検査装置の設計から製造、そして納品に至るまで、一貫して自社で対応いたします。抜き取り検査のための手動装置だけでなく、製品ラインに統合される自動全数検査装置の提供にも、豊富な経験を有しています。

検査データ活用のための提案

UISでは、製造現場での豊富な経験を持つデータ分析専門家によって、検査データをより有効に活用するための提案を行っています。検査データを製造データと組み合わせることにより、生産性の向上及び品質の向上を支援しています。

▶︎画像処理検査ソリューション「URCP」について詳しく見る

製品ラインナップ

パターン外観検査装置

モノクロ/カラー、ラインセンサカメラ（最大16K）により超高解像度の画像を撮像し、オープン・ショート・欠け・異物・凹凸などの各種欠陥を高精度に検出するシステムです。

マスター登録方式を採用しています。良品ワークを画像で取り込み、マスターに品種を登録します。この良品ワークは複数登録可能（学習機能）です。

業種

電子部品

検査対象

電子基板、シート

検査内容

オープン・ショート 、汚れ、印刷かすみ（にじみ）、印刷ズレ、クラック、寸法

パターン形状、凹凸、キズ、バリ、欠け

主な機能

良品マスター学習機能	良品ワークを複数登録できる統計的学習機能
個別位置決め追従機能	各層・部品の位置ずれに対応
位置ずれ判定機能	位置ずれ寸法異常の検出
未検査領域軽減機能	多層製品において、パターン位置ずれにより生じる未登録領域も検査可能
過剰検出軽減機能	不良位置比較判定
機差補正	モノクロ検査時、号機間の違いを自動補正
画像補正	シェーディング、回転、各種デジタルフィルター
輪郭自動登録機能	輪郭検査時、輪郭をマウスでなぞり良品データとして登録する作業を自動化。自動認識した角を繋ぎ良品データとして登録が可能。登録データに不備がある場合は、エラー部分のみ手動調整
配列自動登録	「製品部」と「ダミー部」の内、ダミー部を自動認識し、製品部だけが検査対象となるよう領域を調整する機能。製品部の形状は、格子配列、千鳥配列に対応
ベリファイ機能 （オプション）	ベリファイ専用ソフトを使用し、ネットワーク経由で検査装置から離れた場所にて検査結果を読み込み、目視にて最終判定を実施可能

超音波探傷検査装置

超音波波形データを画像化して画像処理技術で欠陥を検出。欠陥を検出する為の最適な条件（探触子・周波数・搬送系など）をサンプル評価により選定します。

業種

電子部品、鉄鋼・金属

検査対象

電子基板、コンデンサ

検査内容

クラック、内部剥離、高さ、ボイド

システムイメージ

主な機能

・エコー表示波形（縦横の断面状況を確認できる）
・疑似カラー表示
・表面追従型ゲート機能で、反ったワークも検査可能
・超音波画像を作成
・超音波画像を画像処理で生成・検査し、自動で不良を検出

ラインカメラ特殊撮像検査装置

LED照明と高速ストロボ制御の導入により、以前は3つの検査ステージと3台のカメラが必要だった撮像作業を、1つの検査ステージで完結できるようになります。検査の速度を大幅に向上させ、精度を高めるとともに、コストの削減とスペースの節約が実現します。

業種

電子部品、鉄鋼・金属、化学

検査対象

電子基板、リード、発熱体、フィルム、鋼板

検査内容

オープン・ショート、汚れ、印刷かすみ、印刷ズレ、印字、寸法、パターン形状、異物、変色、キズ、バリ、欠け、突起

主な機能

・ラインセンサカメラ1スキャンで複数照明条件の画像が取得可能（従来、2～3ステージ必要な構成も1ステージで集約可能）
・発行時間や調光値（電流値）など、照明の明るさを個別に制御可能
・高速ストロボ制御により1μs単位で設定可能

3D高さ計測装置

3D高さ計測システムは、従来の画像検査では見過ごされがちな「高さ方向」の測定を可能にし、そこから不良を特定するシステムです。レーザー変位計を用いて、極めて高い精度（3,200ポイント/プロファイル）を保ったまま、高速でのサンプリング（16KHz）を実現し、計測検査を行うことができます。

業種

電子部品、鉄鋼・金属

検査対象

電子基板、発熱体、フィルム、鋼板

検査内容

寸法、高さ、凹凸、キズ、バリ、欠け、突起

システムイメージ

主な機能

・高さや距離、傾きや角度などXYZすべての面を考慮した寸法計測検査
・超高精細（3,200point／profile）のまま高速サンプリング（16KHz）での計測検査が可能
・高さ画像から対象物表面の印字や模様などの表面状態に左右されず凹凸などの外観検査が可能

・対象ワークの傾きによる位置ずれを自動補正する機能により位置決めが不要
・ガラス・鏡面、金属、樹脂・ゴムなどあらゆる材質に対応可能

投影寸法計測装置

投影寸法計測システムは、投影機器を用いて部品や製品を通過させ、その「寸法」を測定するシステムです。加工や組み立てが仕様に沿って行われているかどうかの合否判定が可能です。

シルエットを捉えて瞬時に測定を完了し、正確な測定を生産ライン上で実現します。また、ワークを搬送中に停止させることなく測定することが可能です。

業種

電子部品、鉄鋼・金属

検査対象

電子基板、容器、リード、鋼鈑

検査内容

寸法、高さ、キズ、バリ、欠け、突起

システムイメージ

主な機能

・Wテレセントリック光学系のため、位置ずれしてもピントがぼけない（被写界深度：最大±15mm）
・広い視野と高精度な測定を実現するため、1画素を1/100以下に分解してエッジを検出（サブピクセル処理）
・多種多様な測定ができるので、どんな業界でも利用可能

寸法測定装置

カメラで写した映像を解析し、物体の寸法を計測するシステムです。測定手法、測定ポイントを基準（値）としてあらかじめ登録し、瞬時に寸法を測定できるとともに、手作業による測定誤差を減らします。

各種対象の「外形・長さ（距離&幅）・ピッチ」などの計測に合わせ、高精度な良否判定機能も備えています。

業種

電子部品、包装・容器

検査対象

電子基板、LED、容器、ガラス瓶、リード

検査内容

寸法、高さ

主な機能

エッジ検出	任意の測定ポイントを設置し、様々な形状に追従するエッジを認識します ・ 直線形状エッジ検出 ・ 多角形形状エッジ検出 ・ 円形状エッジ検出など
幾何学計算	点・直線・円などを組み合わせて、任意形状を算出します ・2直線交点 ・ 1点と直線から垂線作成 ・ 外接円／内接円の算出など
位置決め機能	パターンマッチングやエッジ情報などを用いて位置決めを行い、回転ワークに対しても追従して計測処理を行います
近似処理	エッジ情報から点・直線・円などの任意形状へ近似処理を行います ・直線近似 ・正円／楕円近似 ・ N次曲線近似など
計測処理	点・直線・円などを組み合わせて、寸法値を算出します ・2点間距離 ・ 1点と直線距離（垂直距離） ・ 2直線の角度など
キャリブレーション	画像分解能を予め算出することで、寸法測定結果が実際の寸法値で表示可能です （設定されない場合の測定結果は画素単位となります）

原反検査装置

途切れ無く連続的に流れる無地の原反製品表面に発生する欠陥（異物・キズ・スジ・ピンホール等）を検出するシステムです。シート、フィルム、金属板、不織布等の外観検査に適用いただけます。

業種

原反・シート、鉄鋼・金属

検査対象

シート、不織布、フィルム、鋼板

検査内容

汚れ、印刷ズレ、異物、変色、凹凸、ピンホール（穴）、キズ

システムイメージ

主な機能

欠陥画像の記録・表示	運転動作中に検出された欠陥画像をリアルタイムに表示します。 画像データは検出位置情報と共に記録されており、集計ソフト（オプション）を利用して、運転終了後に検出結果を再確認できます。
欠陥位置の記録・表示	運転動作中に検出された欠陥の位置を、カメラの位置を基点に一定距離範囲内でマップを表示します。
欠陥検出信号の出力	運転動作中に欠陥が検出された際にデジタル出力信号（コモンリレー接点出力）を出力します。スリッターを使用する装置では、丁別に異なる信号出力が可能です。 また、市販のマーカー用信号出力を備えており、欠陥位置へのマーキングも可能です。欠陥検知から実際に信号が出力されるまでの遅延距離、出力パルス幅の調整が可能です。
過去の検査データ確認	過去の運転で取得・記録された欠陥検出結果データを呼び出し、欠陥画像と共に原反上の位置（長さ位置、幅位置）を比較しながら確認することができます。 スリッターを使用する装置では、欠陥の丁位置も確認することができます。

容器外観検査装置

容器を回転させながら外観を撮像し、画像を分析し欠陥を検出するシステムです。エリアセンサカメラとラインセンサカメラを組み合わせることにより、内面・外面・側面の全面検査を実現しています。また、画像処理を高速で行うため、全数検査にも対応できます。

業種

包装・容器

検査対象

容器、ガラス瓶

検査内容

汚れ、印刷かすれ（にじみ）、印刷ズレ、印字、寸法、異物、変色、ピンホール（穴）、キズ、黒点、バリ、欠け、突起、ボイド

主な機能

エッジ検出、直線近似、楕円近似、マスク処理、フィルタ処理、2値化などを組み合わせて独自の検査処理を設定できます。

フィルタ処理	不良に縦長などの特徴がある場合は、フィルタ処理で欠陥箇所を強調することが可能です
欠け検査	容器外形の近似楕円と容器端を計測し、欠けを検出。

検査データ収集システム

URCPの検査アプリケーションからリアルタイムで検査結果データを収集し管理できるシステムです。画像処理装置の検査結果をリアルタムに収集できます。

データ収集中でも過去の検査履歴を参照することができます。また、生産情報と連携させることで、過去の検査履歴データを容易に参照することができます。

業種

電子部品、原販・シート、鉄鋼・金属、容器・包装、化学

検査対象

電子基板、コンデンサ、リード、発熱体、LED、容器、シート、不織布、フィルム、容器、ガラス瓶、鋼板

検査内容

オープン・ショート、汚れ、印刷かすみ（にじみ）、印刷ズレ、印字、クラック、寸法、パターン形状、内部剥離、高さ、異物、変色、凹凸、ピンホール（穴）、キズ、黒点、バリ、欠け、突起、ボイド

システムイメージ

通信機能	当社の画像処理システム専用インターフェース （通信方法：EthernetによるTCP/IP通信）
集計機能	・データ集計機能を搭載 ・収集した検査データを日々や月次などの単位で集計し、作業日報などの報告資料として出力可能 ・カスタマイズで、お客さま特有の帳票を出力可能
他システム連携& 検査履歴参照	・検査データに生産情報（生産計画システムの計画数や生産数など）を紐つけながら収集 ・データ収集中でも過去の検査履歴を参照可能 ・過去の検査履歴を簡単に検索/表示可能

外観検査装置の導入事例

微小欠陥・クラックの検出

業界	電子部品メーカー
課題・背景	クライアントに求められる検査精度の基準が年々上がってきている。既存の検査装置では要求に応えられなくなってきた。クライアントの要求に応えられるように検査精度を向上させたい。
UISの提案内容	照明の特注とソフトカスタマイズで微小欠陥検出成功 通常の照明では欠陥が微小すぎて検出できなかったため、照明メーカーと協働で専用の照明を開発しました。さらにその照明で浮かび上がった微小な欠陥を検知するためにソフトウェアのカスタマイズを行いました。最初の検証ではあらゆる条件で試してみても、検出できなかったのですが、弊社専任の「評価担当」が粘り強く検証を続け、ついに検出に成功しました。
導入企業の声	これまで検出できなかった「薄い傷」や「微小なクラック」を検出できるようになりました。汎用検査装置では検出できないと判断し、カスタマイズして検査できるメーカーを探していましたが、なかなか良い結果が出ませんでした。そのような中、今回初めて検出できるようになり、要求レベルが上がったクライアントのニーズに応えることができ、高い評価をいただくことができました。

増産に伴う検査タクトの向上

業界	電子部品メーカー
課題・背景	生産量増加に伴い検査数が増加。本来であれば検査装置を増設するところ、投資を抑えるという観点から既存の検査設備のカスタマイズを行い、増設なしで検査タクトを向上させて対応したい。
UISの提案内容	全体設計から見直し検査タクトを大幅向上 既存の検査装置のベースは崩さずに、別ユニットを増設、搬送機構を改造し「投入量を増やす」「排出量を増やす」という処理能力向上のアプローチを行いました。検査の取り込みステージを2つにし、並列で異なる検査を行い、同時に次のステージに搬送し取り込むことで検査タクトを短縮させました。また、並行で取り込んだ画像を二つのコントローラーに分けて並列処理を行うことで、装置の搬送側のスピードに検査を追いつかせました。
導入企業の声	点の改善ではなく、全体設計から見直し、複数の工程を短縮することでトータルで大幅なタクト向上が実現しました。結果として、増設することなく、既存の設備のカスタマイズで増産した検査を全て対応することができました。

不定形物の全数自動検査

業界	パッケージメーカー
課題・背景	出荷前検査の欠陥流出を防ぎたい。人の口に入る食品の容器のため非常にシビア。成分表示が少しでも欠けるとNG。抜き取りによる目視検査では欠陥が流出してしまうため、全数検査したい。容器によってはカメラの死角があり、検出が困難。
UISの提案内容	生産スピードを落とさずに全数検査を実現 今回のケースでは検査装置というよりも生産ラインに組み込む必要がありました。生産タクト、搬送速度を考慮し、どの程度のスピードで検査できるのか、検出したい欠陥項目は何なのか、それらをサンプルで細かく評価しました。また、死角となりやすい箇所にはカメラを増設し角度を細かく調整、さらに、かすかに見えている異物を検査ソフトで抽出できるよう画像処理を行い、検出精度を向上させました。
導入企業の声	生産スピードを落とすことなく、全数検査の実現に成功しました。その後、 クレームもなくなり出荷前検査による欠陥流出も防ぐことができました。 カメラを多数使用していますが、一箇所で集中的にセッティングできる仕様にしていただいたので使い勝手も非常に良く、とても満足しております。