全自動の木材検査

全自動の木材検査

金属加工、建設現場、ほぼすべての工具箱など、伝統的なハンドブラシはどこにでもあり、あらゆるところで必要とされています。従来の汎用ブラシでも特殊ブラシでも、ドイツを拠点とする会社 Lessmann GmbH はほぼそのすべての種類を製造しています。直線的からエルゴノミクスまで、形状はさまざまです。しかし共通点が 1 つあります。木製の本体に使用されるのは未加工の赤ブナだけだということです。モデルに応じて、ハンドルの端に 2 つの吊り下げ用の穴もあります。生産は全自動で、非常に効率的です。優れた品質のハンドブラシのハンドルという自負を裏付けるため、Lessmann は長年にわたって従来の画像処理を使用してきました。しかし今では「ドイツのブラシ会社」は、バイエルンのシステムハウス Simon IBV GmbH の画像処理システムを導入しました。丈夫な IDS 産業用カメラと SIMAVIS® H 画像処理ソフトウェアを使用して、ほぼ認識できないような許容差でも非常に高い信頼性で検出します。

 

アプリケーション

木製のブラシハンドルには毎時 1500 本の生産レートで全自動で加工され、矢筒型のソケットがある循環チェーンによってフライス盤から取り除かれ、縦送りコンベアベルトに押し出されます。コンベアベルトにはマルチカメラシステムが取り付けられ、ひびなどの欠陥、破片、サイズなどについて、2 ~ 6 列のハンドブラシをチェックします。「未加工の赤ブナの色や木目のばらつきは大きいので、検査タスクは特に厳しいものです。たとえば、濃い色の木目ではひびをはっきりとは見分けられません」と、SIMON IBV の代表者 Daniel Simon 氏は語ります。しかし、木材の種類の選択には理由があります。赤ブナは、特殊な硬度などの優れた性質があるので、ハンドブラシの製造にお勧めです。その一方で、持続性も重要な要素です。Lessmann は周辺地域からブラシ木材を調達することで、地域の森林を維持しながら輸送の必要性を回避できます。

この後で表面検査が段階的に実行されます。

「最初に、色の濃い部分を切り分け、セットポイント仕様に従って評価しました」と Simon IBV のシステムインテグレーター Matthias Eimer 氏は説明します。「その後、標準から外れている変色部分を探し出して特定し、セットポイント仕様に従って評価します」 キズの許容差もターゲット値に設定し、続けて評価します。カメラがひびを探すのは、フレーム単位の評価の最後のステップだけです。最後に、全体的な結果が形成され、ビューの個々の評価がまとめられます。システムは合計 32 のセットポイントをチェックし、そのうち 27 が精密に定義された許容仕様に準拠します。

色の濃い部分が切り分けられ、セットポイント仕様に従って評価されます
色の濃い部分が切り分けられ、セットポイント仕様に従って評価されます

uEye カメラとして使用された FA ファミリーは、特に頑丈なのでブラシ工場のような過酷な環境での使用に適しています。カメラハウジング、レンズチューブ、ねじ止め式コネクターは、保護クラス IP65/67 の要件を満たします。内蔵画像メモリにより、ここで必要とされるマルチカメラ操作にも最適です。画像取得を画像転送から分離し、このアプリケーションでの転送の前に画像をバッファリングできます。GigE Vision ファームウェア搭載の GV-5280FA 産業用カメラは、Sony 製 IMX264 2/3 インチグローバルシャッター CMOS センサーを搭載し、卓越した画質、優れた光感度、比類ない高ダイナミックレンジを実現します。使用される 4 台の CMOS カメラは、ほぼノイズのない非常にコントラストの高い 5 MP 画像を提供します。これらの機能により、カメラモデルは過酷なブラシ検査での使用に推奨されることが実証されます。「カメラは適切な解像度で、Sony 製センサーは非常に優れており、保護クラスに準拠しています」と、Daniel Simon 氏は選択基準をまとめています。

IDS カメラは統合が容易で、IDS のモットーである「とても簡単です」を体現しています。Daniel Simon 氏が IDS との長年にわたる関係からこのことを理解しています。ソリューションの中心となるのは、ソリューションプロバイダーが専用に開発したソフトウェアです。

ソフトウェア

SIMAVIS® H は、完全なソリューションをすばやく構築できる画像処理ソフトウェアです。このマシンビジョンソフトウェアは ProVision® (以前の SIEMENS development) と HALCON をベースにしており、統合開発環境を持つ産業用画像処理向けの総合的な標準ソフトウェアです。これにより、木材ブラシ本体の検査の要件に個別に調整できます。「欠陥のチェックは個別に手動でプログラミングしており、私たちには木材表面の分野では豊富な経験があります。許容しきい値は特性に応じて多数のセットポイントで設定できます」と Daniel Simon 氏は強調します。SIMAVIS® H は完成したシステムの運用者向けに直感的なユーザーインターフェースを提供し、種別管理、セットポイントメニュー、承認コンセプト、言語切り替え、統計モジュールを含む多数の機能による手動操作および自動操作を実現します。

今後の予定

「良品と分類された欠陥のある木材の割合は約 2% から 1% 未満に低下しました」と業務執行取締役 Jürgen Lessmann 氏は説明します。その後のワイヤ付きブラシ本体の詰め込みはすでに全自動で、完成したハンドブラシのパッケージは将来的にはロボットを利用して実行できるようになります。木製本体の制御が向上したため、これまで必要だった、完成したハンドブラシの手動での品質管理を省略できます。SCARA ロボットで梱包する前に、簡単な目視検査を行うだけです。このため、マシン担当者の作業が減り、生産性が向上します。

この模範的なアプリケーションでは、人工知能の使用も将来的に見込まれています。「AI は検査結果をさらに向上させると思われます。これにより、手動の検査処理を排除できるので、生産オートメーションが一層進みます」と Jürgen Lessmann 氏は予測しています。

そして、対象は良品の木材で製造されたブラシだけではありません。マルチカメラ検査システムは無数の製品および素材にも適応できます。

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Lessmann GmbH
Simon IBV GmbH