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ビジョン照明徹底解説!

ビジョン照明とは?

ビジョン照明とは、マシンビジョンシステムの構成の一部です。マシンビジョンシステムは照明、カメラ、レンズ、画像処理装置を組み合わせたシステムで画像処理を行う為には、対象ワークを鮮明に移す必要があるため照明は不可欠です。

ただし照明で明るくすればいいというものではなく、最適な照明を選定することが重要です。
画像処理を行うための元データとなる画像データは照明とレンズにより光の明暗が決まります。画像処理したい製品の特徴を捉えきれていなければ高度な画像処理を行っても精度に欠けます。
どうやって製品の特徴を最大化させるかという部分で、照明は大きな役割を持っています。

ビジョン照明の種類、使用用途、選定のポイントについて解説します。

  • ビジョン照明種類、原理、使用用途について

    ビジョン照明の種類と使用用途
    ・リングライト
    リング状の照明で照射するため影ができにくい照明方式です。
    照明光源の角度もフラットタイプや製品に対し水平角度まであります。

    ・バーライト
    ライン(線)の形状、もしくはライン上に発行する照明方式で、ラインセンサーカメラで
    認識する際、必要な部分のみを証明することに用いられます。

    ・バックライト
    レンズと照明の間に検査対象製品を置き、そのシルエットを撮像するための照明です。
    検査対象品の形状測定や透明製品の傷、異物混入などの検品工程に採用されています。
    コントラストが付きやすい特徴があり。安定した画像を取得できます。

  • ビジョン照明価格について

    照明の形状により、多少の価格差はありますが約2~3万円からビジョン照明はあります。
    リングライトやドーム型はバー証明と比較して価格が高くなる傾向にありますが、
    使用用途から選定することが重要なので価格を選定根拠にすることは避けてください。
    ビジョン照明の役割として安定した画像を取得するための装置であるため適したものを選定することが重要です。

  • ビジョン照明選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

    システムにあった照明を選定することが重要です。まずは撮影する対象製品について把握します。
    検査対象製品が、どのような素材で作られているのか、光を反射、吸収するか、どのような構造、形状、色をしているかなどの製品の特徴を評価することが非常に重要です。対象製品が動いている場合、周囲の照明条件、製品までの距離も照明の選定に影響します。
    これらの要素を明確にして適切な照明選定を行うことで検査精度の安定にも繋がります。

  • ビジョン照明導入後のトラブル事例と事前対策ポイントについて

    トラブル事例
    画像検査装置導入後、数カ月経過して稼働はしているが、画像検査精度が落ちてきた。

    原因①
    ビジョン照明表面に製品クズや埃が堆積して、光量が落ちてきている。
    原因②
    画像検査装置を設置している設備のメンテナンスをした際に、ビジョン照明の角度、位置がズレた。
    原因③
    画像検査装置を設置している設備の周辺照明を更新し、検査精度がバラつくようになった。

    対策①
    ビジョン照明の光量は取得画像の検査精度に直結するため、エアブローやワイプ紙などで拭き取りをするなど照度が落ちないよう清掃頻度を決めて運用する。
    対策②
    設備のメンテナンスを行った際は、照明やカメラの位置ずれの可能性もあるため生産開始前に適切に画像処理検査が行われているかテスト確認を行って生産を行う。
    対策③
    画像検査装置をブラックボックスで覆い、外乱の影響を受けないように改善する。

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  • ビジョン照明

センシングリング照明 OPRシリーズ

▼明るさを自動管理する照明へ。   ・<NEW>外形サイズΦ43mmを追加   ・「FALUX sensing」搭載により、輝度のモニタリングとフィードバック制御が可能   ・アタッチメントレンズ採用により、照射角度を3モードに切り替え可能   ・従来比光量2~3倍としながら、照度分布の均一性を向上 ▼LED照明の課題   従来のLED照明には、明るさ管理に対する3つの課題がありました。 ▼明るさ変動補正回路“FALUX”を搭載 ※全機種対象   入力電圧依存型定電流回路により、LED個々の順電流のバラつきを補正して、輝度を均一化します。   また、温度補償回路により、点灯後の温度上昇や周囲温度の変化による明るさ変動を補正します。 ▼センシングとフィードバック制御の"FALUX sensing"を搭載 ※OPR-32-10□を除く   LEDの輝度を複数内蔵したフォトダイオードでセンシングします。   連続点灯時はもちろん、僅かな点灯時間でも正確に発光輝度を測定します。   絶対輝度を照明内にメモリし、器差調整が可能です。   また、照明内では発光輝度だけでなく内部温度も測定し、電源側でモニタすることができます。   このモニタ値により、FALUX sensing 対応コントローラ(※)から輝度のフィードバック制御が可能となります。   4万時間もの長期にわたり工場出荷時の輝度を維持します(OPPFシリーズ)。   ※ LED 照明コントローラ「OPPFシリーズ」および「OPPD-30E」 ▼アタッチメントレンズの採用で、ワイド・集光・ローアングルの3way照射 ※OPR-32-10□を除く   アルミダイキャストケースにセンサー搭載のLED基板を内蔵します。   1段目の固定レンズでLEDの指向角を最適化し、アタッチメントレンズで照射角度を切り替えます。   同時に固定レンズはフォトダイオードへの導光で、高精度なセンシングを実現します。 ▼照射距離(LWD)と有効視野(FOV)   アタッチメントレンズを装着した集光モード/ローアングルモードと、取り外したワイドモードで、最適な照射距離と視野を選択できます。

解決できる課題

  • 経費削減
  • 人手不足解決
  • 省エネ対策
  • 制御機器更新

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イーサネット対応LED照明コントローラ OPPD-30シリーズ

▼照明制御を簡単・シンプルに  ・イーサネットかんたん接続  ・三菱電機iQSSに対応  ・「FALUX sensing」による  ・照明の輝度モニタリングと調光値フィードバック制御 ▼イーサネット通信による簡単調光&点灯制御   ・「LANケーブルをつなぐだけ」の簡単接続     OPPD-30Eは、IPアドレスなどの接続に必要な情報を自動で取得できるDHCPに対応しています。     従来は手動で行っていたネットワーク設定が不要となり、DHCPサーバのあるネットワーク環境であれば、LANケーブルを接続するだけで簡単に通信が開始できます。   ・高速通信     OPPD-30Eは、約6msで2ch分の調光値書き換えが可能です。   ・PCソフトウェアで簡単設定 ※LANケーブルが別途必要です。     OPPD-30E専用のPCソフトウェアをご用意。調光・点灯制御・周波数などの設定が可能です。     ホームページより無償ダウンロードいただけます。   ・直感的に操作可能なインタフェース     調光・点灯制御の設定が一目でわかるインタフェースを開発。     設定値はプルダウンと直接入力の両方に対応し、     設定が簡単に行えます。   ・設定可能項目・ PWM周波数     ・ 点灯制御入力選択     ・ 調光値/発光幅     ・ 点灯遅延時間     ・ フィードバックON/OFF     ・ モニタ輝度アラーム など ▼三菱電機iQSS(iQ Sensor Solution)に対応   三菱電機 GX Works2、GX Works3 でネットワーク上のOPPD-30Eの操作が可能です。   画像処理用照明および電源、シーケンサ、表示器、その他の制御機器、   それぞれが接続し連携し合うことで一括した管理が可能となり、作業性のアップが見込めます。   MELSEC-Q向けのEthernet通信プロトコルサンプルもご用意しております。 ▼三菱電機MELSEC-Qシリーズ用サンプルソフトを用意   三菱電機シーケンサMELSEC-Qシリーズ及びiQ-RシリーズCPUとEthernet接続にて、OPPD-30Eを制御するプロトコルサンプルをご用意しています。   オプテックス・エフエーのホームページより無償ダウンロードいただけます。 ▼コンパクトサイズを実現   高密度実装技術と最適な放熱設計により、OPPFシリーズの体積比約38%のコンパクトサイズを実現しました。 ▼照明の消費電力に対するDC24V 電源の必要容量   接続するLED 照明の総消費電力から、 必要容量以上のDC24V 電源を選定ください。   注意: 他の機器と併用される場合、それら機器の特性に依存しますので、 この図よりも十分な余裕(2倍程度)を持った電源をお選びください。

解決できる課題

  • 経費削減
  • 人手不足解決
  • 省エネ対策
  • 制御機器更新

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センシングリング照明(温度保護回路内蔵)OPR-SFシリーズ

▼点灯制御専用の超高輝度リング照明   ・従来比2.5倍の明るさを実現   ・点灯制御時のカメラ・照明の同期調整が容易   ・点灯制御専用化により汎用12V電源で超高輝度化   ・温度保護回路により温度上昇時は自動消灯 ▼従来比2.5倍の明るさを実現   独自回路の搭載により、連続点灯10秒以内(Duty10%)を条件に、従来比2.5倍の明るさアップを実現しました。   汎用の12V出力電源との接続時でも、ストロボ電源のオーバードライブに迫る超高輝度発光が可能です。 ▼点灯制御時のカメラ・照明の同期調整が容易   発光時間を1ms以内(※1)に制限することで明るさを3倍以上にアップさせる「ストロボオーバードライブ機能」では、カメラのシャッターと発光タイミングを同期させるためのシビアな調整が必要です。   OPR-SFであれば、数10ms~数100ms(※2)の発光時間で点灯できるため、ストロボオーバードライブ時に比べカメラシャッターとのタイミング合わせが簡単に行えます。   ※1 当社ストロボ搭載電源OPPFシリーズの場合   ※2 連続点灯10秒以内(Duty10%) ▼スローシャッターでより明るい画像を取得   発光時間1ms以内という条件で明るさを瞬間的にアップさせる「ストロボオーバードライブ機能」は、1msを超える露光時間で明るく撮像するスローシャッターでは使用できませんでした。   OPR-SFであれば、1ms以内という時間的な制限がなくなり、1msを超える露光時間でも高輝度発光が可能となるため、黒ゴム等の低反射率ワークや、ロボットピッキング用途などにも適しています。   例えば、カメラのシャッター(露光時間)が2msの場合、OPR-SFで撮像した画像の明 るさは従来比2.5倍のさらに2倍となり、従来比5倍となります。 ▼温度保護回路により温度上昇時は自動消灯   OPR-SFシリーズは、独自の温度保護回路を内蔵し、照明内部が高温になる(OPR-SF55-28Wの場合:80℃以上)と自動で消灯し、自動消灯後に温度が低下する(OPR-SF55-28Wの場合:70℃以下)と自動復帰します。   連続運転時は連続点灯10秒以内(Duty10%)を条件としていますが、調整時など10秒を超えての点灯も可能です。このとき照明内部温度が高温になると、自動消灯し照明を保護します。 ▼センシングによる輝度と温度のモニタリング "FALUX sensing"を搭載 ※ OPR-F32-10Wを除く   FALUX sensing 対応LED 照明コントローラとの接続により、内蔵したフォトダイオードで輝度のモニタリングが可能。   わずかな点灯時間でも正確に輝度を測定します。また、内部の温度もモニタリング可能です。

解決できる課題

  • 経費削減
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多機能LED照明コントローラ OPPXシリーズ

▼多機能&照明の明るさ管理で  ・画像検査をフルサポート  ・12V、24V入力照明に対応  ・三菱電機iQSSに対応  ・新技術「FALUX sensing +」による  ・照明の個体識別およびモニタリング・フィードバック ▼12V、24V入力照明に対応する   多機能LED照明コントローラ OPPXシリーズ   OPPXシリーズは、12V・24V入力に対応し、   当社製照明はもとより、他社製の照明も接続が可能なLED照明コントローラです。   PWM、定電圧、ストロボオーバードライブの3つの調光方式に対応し、   種類の異なる照明を使用する場合でもコントローラを統一でき、省配線・省スペース化を実現します。 ▼各種照明を接続でき、コントローラの統一が可能   ・12V、24V出力タイプをラインアップ     OPPXシリーズは、12V入力照明、24V入力照明に対応し、他社製のLED照明も接続可能です。     汎用照明とライン照明など、複数種類の照明を使用する場合でもコントローラの統一が可能になり、通信規格も統一できるため、省配線を実現します。   ・全機種で3つの調光方式に対応     OPPXシリーズは、全機種において汎用照明で利用されるPWM調光とライン照明に最適な定電圧調光に対応。     さらに高輝度発光が可能なストロボオーバードライブにも対応し、様々な検査用途に1台で対応します。    ・ライン照明の複数制御が可能に     ライン照明に使用される電圧調光電源は、調光1chの製品が主流です。複数照明を接続しても調光値や点灯タイミングを個別に制御できませんでした。     OPPXシリーズなら、照明ごとに調光値・点灯タイミングを設定でき、複数の検査工程で照明を使用する場合でもコントローラ1台(最大容量:200W)で対応が可能です。 ▼コンパクトな筐体に見やすい液晶と機能充実のコントローラパネル   ・コンパクトかつ大容量     高密度実装技術と最適な放熱設計により、コンパクトサイズで大容量を実現しました。      主要PLCの高さ(100mm)と同等のため、盤内の設置も容易に行えます。   ・機能充実のコントローラパネル   ・従来の照明シリーズ(12V仕様)も接続可能     OPPXは、新型SMコネクタを採用。     FALUX sensing +対応照明の接続コネクタですが、従来照明シリーズ(12V仕様、SM2ピンコネクタ)も接続可能です。

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