コラム
外観検査装置とは？種類や自社に最適な製品の選び方を解説
製造業の品質管理に不可欠である外観検査。近年は、人による目視検査から画像認識技術を利用した自動化が進んでいます。自動化に用いられるのが、外観検査装置です。
一言で外観検査装置といっても、性能やサイズ、人の手による作業の有無などによりさまざまな種類があります。今回は外観検査装置の基本を解説し、導入前に知っておきたい知識や選び方を紹介します。
１. 外観検査装置とは
外観検査は製造物の品質維持・保証のためにおこなわれます。主に表面の傷や汚れ、変形など外観上の欠陥を発見し、不良品が出荷されるのを防ぐことを目的としています。外観検査装置とは、その名の通り製品や部品の外観を検査するために利用される装置です。人の目による目視検査に代わり、外観検査を自動でおこなうための機械が外観検査装置です。外観検査のチェック項目や実施タイミングは、業種や製造品により異なります。機器の構成も目的に応じて最適化する必要があります。
外観検査装置の主な構成
機械による外観検査は、製品表面をカメラで撮影して、画像認識により良品・不良品を判定する流れでおこなわれます。一般的に、人の目に相当するカメラなどの画像センサと、画像データを分析する画像処理装置とソフトウェアで構成されています。
外観検査装置は製造ラインに組み込まれることもあり、製造プロセスの中で無駄なく効率的に検査できるように、最適なサイズ、機能を選択する必要があります。
外観検査装置で検出できる欠陥
外観検査装置では、検査物の表面をカメラで撮影して画像認識し、欠陥の有無を判断します。画像で特徴を捉えられる欠陥が検出対象です。具体的には、表面に付着した汚れや異物、傷、バリ、欠けや変形などです。しかし画像認識には色彩や淡い色ムラの判断など不得意な分野や、ホコリ等の付着物を傷と誤判定してしまうなど、目視検査と比べて劣る部分があります。
目的に応じた装置やカメラ選び、照明や背景など検査に最適な環境を整えないと期待する精度が得られない場合があります。
２. 外観検査装置の活用
目視検査に代わって外観検査装置を導入することで、どんな効果が期待できるのかを具体的に紹介します。
目視検査と比較したメリットとデメリット
目視検査は、製品・部品の外観の異常を検査員の目でチェックする検査方法で、五感を利用する「官能検査」の一つです。目視検査は設備投資が少なくて済み、検査項目によってはすぐに開始できるメリットがあります。
一方で、人の感覚に頼るため判断のブレがあり、見落としなどヒューマンエラーが発生するため均質な検査は難しくなります。また、深刻化する検査員の高齢化や働き手不足により、検査コストが上昇し、生産量にも悪影響を与えるといった課題もあります。
自動化に最適な条件
外観検査でチェックする項目は業界ごと、製品ごとに基準が異なります。また、製造プロセスの変更や品質管理改善などの理由から基準が変わることもあります。人が検査をおこなう場合、変更事項の共有徹底や再教育にコストがかかる上、検査項目の複雑化、変更によってミスが発生しやすくなります。しかし機械で検査を実施すれば、判断基準の設定変更をおこなうことで短期間での対応が可能です。
近年は製造プロセスの機械化・省人化が進んでいるため、大量の製品を早く製造することが可能になっています。あわせて外観検査もスピードアップが求められますが、人がおこなう場合は処理能力の限界や、疲労による効率低下がハードルとなります。
そのため、大量の検査を素早く、継続して実行できる外観検査装置の利用が最適なのです。
３. 外観検査装置の種類と選び方
外観検査装置は用途・運用スタイルにあわせて選択が可能です。製品の投入から排出まで検査をすべて全自動でおこなえる装置だけでなく、手動・半手動の装置もあります。特定の検査に特化した装置や、複数の検査を一つの装置で実施できるタイプなどさまざまです。
これらの種類から自社に最適な装置を選定していきます。これから新しく外観検査装置導入を検討される際に、どの種類の検査装置が自社に合っているか判断が難しいことがあります。そのような場合は、メーカーなどの専門家に相談しながら目的と予算を元に自社に最適な装置を選ぶことをお勧めします。
卓上型検査装置
作業員が製品（検査対象物）を手でセットし検査を行う装置です。シンプルな設計で扱いも容易で、コンパクトな装置のため省スペースでの検査に適しています。判定後の搬送を作業員が行うため、ソフトウェアでOKと出たものを、誤ってNGに入れてしまうリスクがあるため、注意が必要です。大量の検査には向いていないため試作品評価などの抜き取り検査で選ばれることが多いです。
半自動外観検査装置
製品を作業員が検査装置にセットし、検査を行います。搬送する仕組みを搭載していないので、自動検査装置と比較し価格が安くなることも魅力です。卓上検査装置と比較して検査に合わせてカスタマイズできることも特徴です。例えば検査で見つけた不良部分にマーキングを打つような仕組みも搭載することができます。自動検査装置よりも検査スピードは劣るため全数検査には適しません。しかし、作業員がNGを確認することができますので、自動検査に作業員のチェックを加えることで過検出を防止することも可能です。製品の搬送が難しい場合や、全数検査を求められず検査コストを下げたい場合に選ばれる装置です。
自動検査装置
ローダー／アンローダーを備え、検査の自動化を実現できます。画像処理で行う外観検査に加え、製品（ワーク）反転機構や電気検査など、さまざまな検査工程を１つの装置に組み込むことができます。検査スピードが速く全数検査にも対応可能です。複数の検査を１台の検査装置に組み込むことも可能です。例えば、基板外観検査に加え、基板寸法検査も操作に組み込むことができます。基板寸法は、カメラによる2D寸法計測、レーザー変位計を使用した3D寸法計測など、検査内容に応じて組み合わせが可能です。自由度が高く、全数検査も可能というメリットがある一方で、自動検査装置は設備が複雑で大掛かりになることが多く、導入コストやメンテナンスコストが高くなるというデメリットがあります。
インライン全自動検査装置
製品の製造ラインの中に組み込まれた検査装置です。製品が流れてくるライン上で検査をおこなうことができます。他のどの検査と比較しても圧倒的にスピードが速いため製造ラインの生産性を高めることが可能です。
インラインで検査をするためには製造ラインのスループットに対応する必要があります。自動検査を実行しながらライン速度を維持するために検査機構を多重化する場合があり、結果費用対効果が合わなくなるということもあります。
４. 外観検査装置からソフトウェアまで一気通貫で提供するURCP
目視検査に代わり外観検査装置を利用することは、コストと品質の両面からさまざまなメリットがあります。専用の機器やシステムが必要なため導入コストは発生しますが、生産性向上や人手不足への対応など長期的な事業への効果を検討することをお勧めします。
宇部情報システムでは既製品の提供だけでなく、企業様ごとの製造プロセスに合わせた装置の設計・製作もおこなっています。
予算や目的に応じた最適な外観検査装置をご提案いたします。お気軽にご相談ください。
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