画像処理検査装置・外観検査装置のヴィスコ・テクノロジーズ

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画像コラム・画検新聞

画像処理検査の認識精度を決めるLED照明

カメラ、レンズ、そして照明。これらが「画像処理検査」を行う上で、装置本体と同様欠かせない3アイテム。中でも画像処理検査において照明は、照射方法、照射方向、色の組み合わせによって画像のコントラストに大きな影響を与え、その良し悪しによって、画像処理の認識精度が決まるといっても過言ではないほど。光は電磁波の一種で、進行方向(照射方向)、周波数(色)、振幅方向(偏光方向)、位相の4つのパラメータで表現されます。つまり、画像処理検査において照明(=光)を考えるとはこの4つをどうするか考えることに他なりません。 現実的にはLEDで位相をコントロールできませんので、残りの3つを考えることになりますが、本コラムでは照射方向と色についてスポットを当てました。

なお、画像処理検査においてLEDのメリットとは(ハロゲン光源と比べて)、
① いろいろな形状の照明をコンパクトに製作可能
② 色の三原色RGBとIR、UVを手軽に選択できる
③ ON/OFFの応答性が良い

です。以下詳細を解説いたしました。

>外観検査成功の鍵となるカメラ選定の基礎知識
>画像処理検査の安定性を支える良いレンズ選びの基準とは

画像処理検査でのLED照明の基礎知識/照射方法について

透過照明(バックライト、面照明)

画像処理をする上で、最も基本的な照明の当て方です。ワークの背面から照射して、ワークの透過光、影を撮像する照明方式。ワークの外形を安定して検出したい場合などに使われます。

反射照明(暗視野照明)

対象物の斜め上方から光を照射し、表面からの反射をカメラで撮像する最も単純な照明の当て方です。平面部分は黒く、凹凸部分は白く見えます。

同軸落射照明(明視野照明)

対象物に照射する光軸と画像を撮像するカメラの光軸をハーフミラーにより一致させる照明の当て方です。正反射光が返ってくるので鏡面状の対象物でも最適な画像がつくれます。レンズの後に配置する方法(現在の主流)を特に、擬似同軸落射といいます。

LED照明の形状

リング

フロント照明(カメラ側からの照明)としては、ごく一般的な照明。拡大鏡などのヒトによる目視では、ほぼこれだけで事足りることが多いほど。画像処理用途でもリング照明だけで済んでしまうことも多いものの、四角い画面や四角い対象に対しては、均一な照明条件にならないケースもあり、この変形版として、四角形状やバー照明を4方向に配置することもあります。画像処理検査の内容により、他の種類の照明と組み合わせて使うことも多くあります。
この形状で重要となるのが、照射角度。例えば、低い角度で照射するローアングルタイプではキズを判別しやすくすることができます。LEDを使えば照射角度も自由に製作ができるのです。

バー

LEDを直線に配置した形状で、列の数は様々です。直線的な形状が多い工業製品の画像処理検査では重宝する照明です。4方向にバー照明を配置した形状のものもあります。

角型

四角形の筐体にLEDを辺状に配置した形状です。直接光ではなく間接光となります。

フラット

LEDを平面上に配置した形状。バックライト(透過照明)として使われることが多い形状です。

同軸落射

形状分類というより、この同軸落射という照射方法を実現する為に作られた形状。LEDは横に配置され、ハーフミラーによってカメラとの光軸を合わせます。

LED照明の色

単色性と色による映り方の違い

単色の照明を当てると、ヒトの目では想像もつかない見え方をする時があります。金を明るく光らせたいときは赤色、逆に光らせたくないときは青色。細かな擦り傷を映したいときは短波長の青色、逆に映したくないときは赤色やIR(赤外線)。

レンズ性能のカバー

色収差の大きいレンズでは、単色のLED照明を用いることにより、シャープなエッジの画像を得られることがあります。

ON/OFFの応答性について

検査項目に応じて最適な照明条件を切り替えて複数回撮像

対象は光の当て方や色によって、まったく異なる映り方をします。例えば、傷はローアングルで青照明で見えやすく、汚れはドーム照明のほうが見えやすいので、全く相反する照明ということが発生するのです。このような場合は、照明を切り替えて検査しますが、この場合もLED照明のON/OFFの応答性は威力を発揮するのです。

同一ステージで複数のカメラで撮像

検査ステージの数を減らし省スペースを考える場合、各カメラの露光タイミングに合わせて瞬時にON/OFFすれば、各カメラ用の照明が干渉せずに撮像することができます。

>ヴィスコの外観検査 "丸わかり" 特設ページはこちら

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