2Dと3Dの外観検査は、色や明暗で判定できるか、高さや深さを測る必要があるかで選びます。傷・凹み・段差を例に、反射や透明材、死角、分解能と測定精度の違いを解説。視野・搬送速度・設置条件と、相談前に揃える情報を整理します。
ここでは光学式の外観検査を対象に、2Dと3Dを良否判定に必要な情報から選びます。2Dは平面画像の色・明暗・輪郭を使い、3Dは高さや立体形状の情報を使います。色ムラや印字の状態を見たいのか、凹みの深さや部品の段差を測りたいのかで、候補が変わります。3Dが常に上位の方式という関係ではありません。
例えば傷でも、周囲との明暗差が安定して現れれば、2D画像から異常を見つけられる場合があります。一方、深さの許容値で合否を決めるなら、傷が見えるだけでは足りません。高さの基準となる面を定め、必要な深さを測れるか確かめます。同じ欠陥名でも、見た目の違いを見つける目的と、寸法を測る目的は分けてください。
まず品質保証と設備選定の担当者が、検査基準書のどの条件を自動判定したいか照合しましょう。凹みを見つけたいという要望なら、見た目の許容限度で決めるのか、深さを数値で判定するのかを書き分けます。この確認がないままカメラを決めると、画像は取得できても必要な合否判断に使えないおそれがあります。
高さ情報を得る3Dカメラにも複数の方式があります。光切断法はライン状の光を当て、その反射を撮って断面形状を求めます。面を調べるには断面を連続して取得します。パターン投影は投影した模様の変形、ステレオは異なる位置から見た画像のずれを利用します。必要な設置や走査の条件は方式ごとに異なります。
深い凹部や部品の重なりでは、カメラから見えない面を確認します。光を投影する方式では、照射側の死角も確認が必要です。透明材では、光が表面で反射するか、透過して背景を捉えてしまうかを確かめます。表面の高さを得られない場合は、その箇所を測定できたとは扱いません。
光沢面では、反射で白く潰れた箇所や、姿勢を変えると高さが大きく変わる箇所がないか確認します。不要な点を除く処理で細部まで失う場合もあり、処理後の形が滑らかなら正しいとは限りません。これらを全方式・全機種の制約とはせず、候補機と実物を使い、必要な面と細かさを取得できるか確かめます。
選定では、最初に欠陥ごとの良否基準を書きます。色ムラや汚れなど見え方で決めるものは、2Dで差を安定して撮れるか確認します。凹みの深さ、部品の浮き、段差の量で決めるものは、高さの測定範囲と基準面を整理します。対象と基準が曖昧な項目は、方式を決める前に品質保証へ確認してください。
次に、必要な情報が一方だけで足りるかを見ます。色の違いと段差を同時に検査する工程なら、2Dと3Dの併用も候補です。色画像と高さ情報の取得順、撮影位置の対応を決めておきます。両方を使う場合は、同じ製品の同じ位置を比べているか、取得時間と照明条件が両立するかを確認します。
最後に、その情報をどう判定するかを決めます。2D・3Dは取得情報の選択、ルールベース・AIは判定方法の選択です。例えば、3Dで得た高さの分布を、ルールで比べるか、学習した特徴と比べるかを検討します。AIを選ぶだけで死角や測定不足が解消するとは考えず、撮影・計測の成立を先に確かめましょう。
設備担当者は、この順で候補ごとの未確認条件を残します。
表01.05-12D・3Dで必要な情報と確認する制約
| 比較軸 | 2Dで確認すること | 3Dで確認すること | 選定前に揃える条件 |
|---|---|---|---|
| 必要情報と対象例 | 色・明暗・輪郭で良否を決められるか。色ムラ、印字、明暗差として見える傷など | 高さ・深さ・立体形状が必要か。深さで判定する凹み、部品の浮き、段差など | 品質保証が見た目の許容限度と寸法の許容差を区別し、高さの測定には基準面を定める |
| 材質と撮影条件 | 材質、表面処理、姿勢、照明条件の下で、良否の差を安定して撮れるか | 反射による飽和や誤った高さ、透明面の欠落などが生じないかを候補機で確かめる | 実物の良品・不良品・境界品を用意する。特定機種の制約を全方式に当てはめない |
| 死角と取得範囲 | 判定したい面がカメラから見えるか、必要な範囲を画像に収められるか | カメラ側の死角に加え、投影する方式では照射側の死角も確認する | 測れない面を明示し、正常扱いで通さず保留や再検査の扱いを決める |
| 分解能と測定精度 | 視野と面内の細かさを確認する。同じ画素数でも視野が広がると1画素の担当範囲は大きくなる | 面内の細かさ、高さ方向の分解能、繰り返しのばらつき、基準に対する誤差を分けて確認する | 用語と試験条件を揃える。細かな表示や画素数だけで、検出サイズや許容差への適合を保証しない |
| 搬送速度と設置 | 姿勢、設置距離、搬送速度、停止できる時間に対し、取得と処理が成立するか | 候補方式の走査方向と必要範囲を確認し、搬送中の取得・処理時間を確かめる | 静止サンプルだけで決めず、段取り替え、清掃・校正、残る再確認の負担も比較する |
| 併用時の条件 | 色画像で確認する項目と撮影位置を決める | 高さデータで確認する項目と測定位置を決める | 同じ製品の同じ位置を対応付け、取得順、照明、全体の処理時間、製品IDと設定版の記録を確認する |
仕様を比較するときは、分解能と測定精度を別に確認します。計測用語の分解能は、表示に識別できる変化を生じさせる最小の量の変化です。測定の正確さは、測定値が真の値にどれほど近いかという概念で、同じ意味ではありません。[1][2]細かい値を表示できることだけで、許容差に対して正しく測れるとは判断できません。
視野、面内の細かさ、高さ方向の分解能、繰り返し測ったときのばらつき、基準に対する誤差を分けて比較します。同じ画素数で視野を広げると、面内で1画素が受け持つ範囲は大きくなります。高さ方向の分解能とは分け、必要な欠陥を判別できるか確かめます。機器の用語や試験条件も揃え、画素数だけを検出サイズの保証として使わないでください。
設備投資の判断では、静止サンプルの画像だけでなく、搬送中の取得・処理時間、段取り替え、清掃や校正の負担も見ます。必要な面を測れず人が再確認するなら、その作業時間も比較に含めます。測定不能箇所を正常とみなして通す運用は避け、保留や再検査の扱いを先に決めておくと、導入後の分担を具体的に検討できます。
検討を始める際は、品質保証が基準書と良品・不良品・境界品を揃え、どの面の何を比べるかを記録します。傷の有無なのか、凹みの深さなのか、色の許容範囲なのかを書き分け、高さを測る項目には基準面と許容差を付けます。判断が割れる見本は未確定のまま装置へ学習・設定せず、正解を決める担当を明らかにします。
生産技術は、材質や表面処理、透明性、製品の姿勢、設置できる距離、搬送速度、停止できる時間を整理します。動かしながら測る候補では、走査方向と必要範囲を併記してください。2Dと3Dを組み合わせると取得順や設定切替が時間に影響するため、各機器の撮影時間だけでなく一連の処理で確認します。
情シス・DX担当と設備担当は、製品IDに色画像・高さデータ・撮影位置・設定版を対応付ける方法を確認します。校正記録と設定変更の担当も決めておけば、後から結果が変わった際に条件を追えます。工場責任者は、残る再検査と段取り替えの負担を含めて候補を比較しましょう。
対象や測定条件が整理できない段階なら、必要な検査情報を明らかにするところから相談できます。
2Dと3Dは、判定に必要な情報から選びます。見え方の違いと高さ・深さの測定を分け、反射、透明性、死角、分解能と誤差を確認してください。色画像と高さ情報の併用も、AIの利用も検討できますが、撮影・計測が成立することが前提です。基準書と実物、搬送・設置条件を揃え、測れない箇所や残る作業まで含めて候補を比較しましょう。
必須とは限りません。明暗や輪郭の違いで良否を判断できれば2Dも候補です。深さや高さの許容値で判定する場合は、その量を測れる方式と条件を確認します。
一律には言えません。透明面の透過や反射、部品による遮蔽で必要な情報が得られない場合があります。候補機と実物を使い、測れる面と測れない面を区別します。
分解能だけでは判断できません。基準に対する誤差、繰り返しのばらつき、測定範囲、使用条件を確認し、判定したい許容差に対して評価します。
必要です。取得する情報と判定方法は別の選択です。高さの情報が必要なら、それを取得できる条件を先に確認し、その後にルールベースやAIの使い方を検討します。