産業用カメラとは何ですか?産業用カメラはマシン ビジョン システムの重要なコンポーネントであり、その最も基本的な機能は光信号を規則正しい電気信号に変換することです。適切なカメラを選択することも、マシン ビジョン システム設計の重要な側面です。カメラの選択は、取得される画像の解像度と品質だけでなく、システム全体の動作も直接決定します。ここでは産業用カメラの外観デザインについて詳しく紹介していきます。
産業用カメラの機能と環境適応性
マシン ビジョン システムの「目」である産業用カメラは、高精度の撮像性能を追求するだけでなく、さまざまな複雑な生産環境のアプリケーション ニーズを満たす強力な環境適応性も備えている必要があります。{0}
機能性能の観点から見ると、解像度、ピクセル深度、およびフレーム レートが、産業用カメラのパラメータの中核となる「鉄の三角形」を構成します。
精密なワークを検査する場合、正確な検査を行うためには適切な画素数のカメラが必要です。高速生産ラインでは、高速で移動する物体を撮像するには、画像のブレを避けるためにグローバル シャッターと高フレーム レートの取得システムが必要です。
ある自動車部品検査プロジェクトでは、HDR ハイダイナミックレンジイメージング技術と組み合わせた 500 万ピクセルのエリアアレイカメラが、車のドア金属部品の 0.02mm の微細な変形を捉えることに成功し、その後の組み立て品質管理に重要なデータを提供しました。
環境適応性に関しては、構造保護設計が産業用カメラの長期安定した動作を保証する鍵となります。{0}
たとえば、電子機器製造会社の SMT 組立ラインでは、IP67- 定格の産業用カメラが使用されています。 O- リング シールと 3 つのプルーフ コーティング設計により、粉塵の多い環境でも 8000 時間の連続トラブルフリー動作の記録を達成しています。{6}{8}太陽電池モジュール検査装置やカメラなどの高振動環境では、衝撃吸収ブラケットやフローティング ジョイント構造により、10 ～ 500 Hz の振動周波数にわたってサブピクセル レベルの位置精度が維持され、検査の安定性が大幅に向上します。-
産業用カメラは、堅牢な構造、短いシャッター速度、高いフレームレートを備えているため、高速生産ライン、複雑な照明条件、極端な環境でも鮮明で安定した画像パフォーマンスを維持でき、信頼性の高い産業グレードの動作を真に実現できます。-
カメラインタラクションにおけるインテリジェントなイノベーション
新エネルギー電池試験装置では、7- インチの感圧タッチスクリーンとミスタッチ防止アルゴリズムが組み合わされており、厚い手袋を着用している場合でも 98% の認識率を維持します。
自動車溶接作業場では、NFC チップが組み込まれた産業用カメラにより「ワンタッチ」パラメータ設定が可能になり、装置のセットアップ時間が 2 時間から 15 分に短縮されます。-
これらのインテリジェントなインタラクティブな設計により、ヒューマン マシンのコミュニケーション障壁が大幅に軽減され、産業用ビジョン機器が「自己学習」と「適応」特性を徐々に獲得できるようになり、スマート ファクトリーの迅速な導入が容易になります。{0}{1}
視覚センサーがインテリジェントロボットに力を与える
視覚センサーはマシン ビジョン システムの中核コンポーネントであり、マシンが「世界を理解できる」ようにするという使命を担っています。
人間は情報の約 80% を視覚から取得しており、将来のロボットも同様に知覚と意思決定を視覚システムに依存することになります。-現在、ほとんどの人型ロボットは 3D ビジョン ソリューションを採用して、環境認識、空間位置特定、人間とロボットの相互作用を実現しています。{4}}
ロボットの用途が拡大するにつれて、3D 視覚センシング技術（飛行時間型（TOF）、両眼立体視、構造化光など）が徐々に単一カメラ ソリューションに取って代わり、ロボットが動的空間における環境を理解する能力を強化します。-
2D から 3D へ: ビジュアル アップグレードへの道
従来の 2D ビジョン システムは、RGB カメラを使用して表面テクスチャを取得しますが、深さ情報が不足しています。一方、3D ビジョン技術は、奥行き知覚を通じて空間構造の完全な再構築を実現します。
2D イメージングと比較して、3D ビジョンはより豊富な次元情報を提供し、デバイスが正確な位置決め、空間測定、および複雑な認識を実行できるようにします。将来的には、3D ビジョンがインテリジェント製造、ロボット ナビゲーション、自動検査の主流の方向になるでしょう。
組み込み AI が高効率を実現
物流の仕分けや製造環境では、組み込み AI アクセラレータにより、カメラにオンサイトの推論機能が提供されます。{0}ある物流仕分けシステムでは、AIアクセラレーターを搭載した産業用カメラによりバーコード認識と体積計測の並列処理を実現し、処理遅延を約300ミリ秒から22ミリ秒に短縮し、仕分け効率を大幅に向上させました。半導体分野では、ウェーハ検査装置のカメラに軽量の CNN モデルが導入され、欠陥分類精度が 99.98% に向上し、歩留まりと検査の信頼性が大幅に向上しました。
小型化: 小型、大出力
小型化されたセンサーと高度なパッケージング技術により、カメラの応用範囲が拡大しています。 1 つの内視鏡検査カメラは、積層型 CMOS テクノロジーを使用して、センサー サイズを 1/1.8 インチに縮小し、ダイナミック レンジを 120 dB に拡大しました。航空宇宙や衛星の検査用途では、一部の製品はカメラのサイズをマッチ箱のサイズに圧縮しながらも、5 μm-レベルの再現精度を達成しており、極限の条件下での小型化設計の工学的実現可能性を検証しています。
マルチスペクトルイメージングとスペクトル融合
可視スペクトルを超える光の帯域は、産業用途に広く採用されています。果物と野菜の選別システムは、可視光、近赤外線、蛍光イメージング モジュールを統合し、スペクトル融合アルゴリズムを使用して糖度、硬度、表面/内部の欠陥を同時に検出します。-文化遺物修復プロジェクトでは、UV-Vis- デュアル モーダル カメラが 0.1 mm レベルで修復痕跡を捉えることに成功し、特殊なシナリオにおけるスペクトル イメージングの大きな可能性を実証しました。
応用シナリオの深化
産業上のビジョンは、単一点検査からネットワーク化された閉ループ システムへと進化しています。{0}{1}自動車組立工場では、50 台の産業用カメラとエッジ コンピューティング ノードが連携して視覚検査ネットワークを形成し、車両あたり 1,200 の検査ポイントをリアルタイムで監視し、99.9% もの高い品質問題阻止率を実現しています。{4}}パワーバッテリーの生産ラインでは、カメラと MES（製造実行システム）の緊密な統合により、溶接品質のプロセス パラメータの自己最適化が可能になり、歩留まりが 2.3% 向上し、目視検査の価値がインテリジェントな意思決定のレベルにアップグレードされることが実証されました。-
将来の産業用カメラの設計では、光学性能、環境への適応性、人間と機械の相互作用の間で動的なバランスをとる必要があります。つまり、産業環境における精度と信頼性の厳しい要件を満たしながら、柔軟性とエッジ インテリジェンスに対するインテリジェント製造の新たな期待もサポートする必要があります。{0}材料科学、マイクロ-ナノ製造、AI アルゴリズムにおける継続的な進歩により、産業用カメラは、物理世界とデジタルツインを接続する重要なノードとなり、製造業をよりスマートで効率的な未来に向けて継続的に推進します。
