製品活用例

統合して品質を向上

複合材料検査用 USB 3.0 uEye LE カメラ搭載モバイルシステム

複合材料検査用 USB 3.0 uEye LE カメラ搭載モバイルシステム

2 つ以上の材料を組み合わせると、独特の特性が生まれることがよくあります。成分の特に有効な特性を強化して組み合わせることができます。このため、複合材料は産業界で好んで使用されています。ただし、材料の構造が不均質になることも考慮しなければなりません。たとえば機械加工中に、ボアや加工した端面でほつれや欠けが発生する可能性があります。IDS USB 3.0 カメラを内蔵した Math & Tech Engineering GmbH のポータブル光学検査システムは、個々の加工ミスを自動的に検出して評価します。これによって測定結果の再現性が向上し、正確な文書を作成できます。

応用

先端複合材料は、多数の製造業で使用されることが増えています。名前が示すように、1 つの均質な材料ではなく、プラスチック母材に強化繊維を加えた構成です。この革新的な材料は、従来の材料とはまったく異なる特性を持ち、多くの場合コスト効果に優れています。例として、炭素繊維またはガラス繊維強化プラスチックが挙げられます。後者はファイバーグラスとも呼ばれ、過酷な環境でも卓越した耐食性を発揮し、破壊点での伸長性や弾性エネルギー吸収力にも優れています。このため、プラント建設のコンテナや船体に最適な材料です。

ただし、材料の特殊構造によって、加工中の製品の挙動も変わってきます。母材と繊維の剛性の大きな違いや、既存の繊維の方向も、トリミングする際などに考慮する必要があります。加工時にエラーが発生すると、材料に欠陥が生じます。これにより固有の破損パターンが発生します。特性として、硬脆材料のマトリックス材の亀裂、切断が不完全な繊維によるほつれや、各層が剥がれる剥離などがあります。

画像処理ソリューション

複合材料検査用 USB 3.0 uEye LE カメラ搭載モバイルシステム
欠陥検知および分類用モバイルハンドヘルドデバイス

複合材料の加工品質の評価は、作業担当者が限度見本カタログを使うなどして、手動で実施することが一般的です。しかしこの主観的な評価方法は時間がかかり、ミスが発生しやすいものです。

このため、ネッカーテンツリンゲンの Math & Tech Engineering GmbH は、IDS の産業用 USB 3.0 カメラを内蔵した画像処理を使用して、自動光学検査システムを開発しました。画像撮影、評価、結果の表示を、暗視野と落射照明を制御する 1 台のポータブルデバイスで実行できます。同時に、カスタマイズした完全なソリューションで、測定結果を包括的に文書化できます。

カメラは、検査対象の複合材料の表面や加工対象の端面の画像を撮影します。そして製造時の不備が発生したすべてのエリアを特定し、評価します。この作業には、MVTec の HALCON を使用してインハウスで開発されたアルゴリズムを利用しています。特にカメラ画像を使用して、背景、材料の表面、加工中の端面や欠陥の特定、区別、分類、測定、評価を行います。評価タスクはすべてモバイルデバイスで直接実行されるので、効率性が高く、ユーザーにとって操作しやすくなります。

複合材料検査用 USB 3.0 uEye LE カメラ搭載モバイルシステム
ファイバープラスチック複合材料のボアおよび加工端面の検査

不良箇所を特定する前提条件として、材料の繊維を 1 本ずつ明確に識別できなければなりません。また、広範囲の作業領域を画像として撮影する必要があります。そこで Math & Tech は IDS の USB 3 uEye LE ボードレベルカメラを採用しました。このカメラは 18 メガピクセルというきわめて高い解像度を発揮します。

「UI-3591LE を選んだ理由は、高帯域、シンプルなプラグアンドプレイ機能、産業要件への準拠です」とMath & Tech 業務執行取締役 Timur Rashba 博士は語り、次のように続けます。「小型ながら高解像度も発揮します」 同社は既存の入出力 (GPIO と 2 つと I2C バス) を使用して、ハードウェアトリガーまたは照明によって画像取得を制御します。

複合材料検査用 USB 3.0 uEye LE カメラ搭載モバイルシステム
USB 3 uEye LE ボードレベル産業用カメラ

 uEye 固有の C++ ライブラリインターフェースにより、プログラムからカメラを直接制御でき、画像データに直接アクセスできます。これにより、コピーしてロードするプロセスの待機時間がなくなります。

機能、トリガー、GPIO、カメラ設定、シャープネスなど、カメラのテストを迅速に行うため、uEye Cockpit を Windows および Linux で使用しています。プラグアンドプレイですばやく確実に操作できます。このため、ハードウェアをプログラムとは独立してテストでき、アプリケーションに適したデフォルト値を容易に突き止められます」とRashba 博士は言います。

今後の予定

人間の目の代わりとして機能するカメラは増え続け、アルゴリズムによって客観的評価が実行されます。 Math & Tech のモバイルハンドヘルドデバイスは、このような要件に最適です。そのうえ、他の材料の表面や顧客固有のアプリケーションにも、用途を拡張できます。炭素繊維またはガラス繊維強化プラスチックの検査に加えて、金属、木材、プラスチック、皮革または同様の材料の検査にも使用できます。ほぼあらゆる分野で、自社の製品の検査や、受け入れた材料を無作為または全数を検査するため、品質をすばやく容易に記録できることが重要です。ポータブルで自動化されたシステムなら、どこでも使用でき、ユーザーにとって現実的な付加価値を実現します。欠陥が減少し、手作業による不正確さがなくなります。すべての測定値は追跡可能で、いつでも転送可能です。組み合わせたことで、効率的で常に正確という持続的なメリットがもたらされました。

USB 3 uEye LE - 手頃な価格の省スペースなプロジェクトカメラ

USB 3 uEye LE ボードレベル産業用カメラ

インターフェース:  USB 3.0
名称:  UI-3591LE-C-HQ
センサーのタイプ:  CMOS
メーカー:  ON Semiconductor
フレームレート:  12.2 fps
解像度:  4912 x 3684 ピクセル/18.1 MP
シャッター:  ローリングシャッター
センサーフォーマット:  1/2.3 インチ
寸法:  36.0 x 36.0 x 20.2 mm
重量:  12 g
コネクター:  USB 3.0 Micro-B
用途:  顕微鏡、医療工学、バーコード読み取り、視覚化および分析

クライアント

Math & Tech Engineering GmbH

産業用画像処理で 10 年以上の経験を持ち、才能豊かな若手によるチームを備えた Math & Tech Engineering GmbH は、機械に視覚を追加しました。ソフトウェアとハードウェアの分野での専門知識と集結させて、1 つの場所から完全な画像処理システムが生まれました。

http://www.mathtech.eu