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紫外線カメラの検査とは?検出原理から活用事例とメーカー比較を紹介

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カメラを活用した検査は需要が高く、検査要求が年々厳しくなっています。
塗装などの色むらや油膜、微細な傷や汚れは通常のカメラで判別することは難しく、肉眼でも視えないものを検査するのにお困りの人も多いと思います。

この記事では、肉眼では視えにくいものを検出できる紫外線を活用したカメラ検査の方法について解説します。検出の原理から活用事例と選定のポイントも解説していきますので、どのカメラにすればよいかの参考にご覧ください。

また、カメラを使用したに画像処理を導入して、

  • 省力化、省人化してコストダウンしたい
  • 検査レベルを高めて品質価値を高めたい

というご希望がございましたら、お気軽に画処ラボまでお問い合わせください。ルール型画像処理からAIによる画像処理まで、ご希望に対して幅広い対応が可能です。

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1.紫外線を活用したカメラの検査とは

紫外線を活用したカメラの検査とは、肉眼では確認できない「傷」や「汚れ」などの検出が可能になる検査方法です。
図1は紫外線を活用したカメラ検査の構成イメージです。

紫外線を放射するブラックライトという特殊なライトを用いることで、通常のカメラ検査では認識できなかった「傷」や「汚れ」などを検出できます。

(1)なぜ紫外線で検出できるのか

なぜ紫外線で検出できるのかは、紫外線の「波長」が深く関わってきます。
図2は光の波長を表した図です。

波長は短くなると吸収率が高く、長くなると低くなる性質があります。紫外線の波長域は10nm~400nmと可視光線より短い波長で、吸収率は可視光より高くなります。
吸収率が高くなると微細な傷は乱反射を起こしやすく、汚れやむらは光を吸収してコントラストを鮮明にしてくれるため検出できるようになります。

2.紫外線を活用したカメラ検査の具体例

ここからは紫外線を活用したカメラ検査の具体例を紹介していきます。検査方法の参考としてご覧ください。

(1)微細な傷の検査

肉眼では見えにくい微細な傷も、紫外線を活用することで傷を鮮明に撮像できます。傷の高低差内で、光が乱反射するため傷が鮮明になるからです。

(2)接着剤や油の塗布検査(蛍光剤有)

塗布した接着剤や油に蛍光剤が含まれている場合、紫外線を照射すると塗布部が透明体でも発光します。塗布部が発光するため、簡単に塗布の有無が撮像できます。

(3)油膜塗布検査(蛍光剤無)

蛍光剤が含まれていない場合、紫外線を照射しても油膜は発光しません。しかし検査体に合った波長のライトと紫外線カメラを使用すると、塗布している部分の光を吸収してコントラストの良い撮像が可能です。

3.紫外線を活用したカメラ選定のポイント

紫外線を活用したカメラ検査の場合、以下3つのポイントがあります。

  • 照明の選定:紫外線の波長
  • レンズの選定:UVレンズ
  • カメラの選定:蛍光剤の有無

以下より詳しく解説します。

(1)照明の選定:紫外線の波長

図3は紫外線の波長について表した図です。

可視光より短い400nm以下の波長を紫外線と言い、肉眼では視えない光です。紫外線は以下4つの波長域に分類されています。

分類 UV-A UV-B UV-C 真空紫外
波長域(nm) 315~400 280~315 200~280 10~200

UV-Aは紫外線の中でもっとも波長が長く、接着剤硬化や傷の検査などで使われている波長域です。
UV-Bより波長の短い紫外光は、人体に影響を与える強い波長です。
UV-Cや真空紫外などは、殺菌性があるため衛生分野で使用している波長域です。

検査体に蛍光剤が含まれている場合はUV-Aの照明で良いですが、蛍光剤が含まれていない場合、検査体に適した波長域の照明を選定する必要があります。

(2)レンズの選定:UVレンズ

通常のレンズは可視光のみを透過するよう設計されており、紫外線や赤外線を意図的にカットしています。紫外線を活用するには、専用設計されたUVレンズを選定するする必要があります。

(3)カメラの選定:蛍光剤の有無

検査体に蛍光剤が含まれていない場合、通常のカメラでは検査体を検出できません。通常のカメラは可視光のみを検出するので、紫外光を検出するには「紫外線カメラ」という特殊なカメラを選定する必要があります。

4.紫外線カメラメーカー比較

紫外線カメラはニッチな分野なため、販売しているメーカーは多くありません。今回はニッチな分野で活躍しているメーカーを以下2つのポイントで比較しました。

  • メーカーの特徴
  • 画素数

以下より詳しく解説します。

(1)メーカーの特徴

カメラを販売しているメーカーは、それぞれに特徴や得意な分野があります。用途に適したメーカー選択が重要です。今回は以下3社のカメラメーカーを比較しそれぞれの特徴を解説します。

企業 株式会社キーエンス 株式会社アートレイ ビットラン株式会社
特徴 ・サポートが充実

・扱いやすい

・簡易な検査

・ソフトのオーダーに対応

・200umの波長に対応

・冷却システムで長時間使用が可能

・ラインナップが豊富

  • 株式会社キーエンス
  • 株式会社アートレイ
  • ビットラン株式会社

それぞれの特徴を以下より解説していきます。

①株式会社キーエンス(VJシリーズ)

ファクトリー・オートメーション分野でさまざまなオリジナル製品の製造と販売をしているメーカーです。また国内外に多くの拠点があるため、海外でも手厚いサポートができる会社です。
カメラを使用した画像処理システムでは、経験の浅い従業員でも簡単に設定できるよう扱いやすい製品なのが特徴です。

VJシリーズでは、紫外線を含む8種の波長を発する照明で色解析をおこなうなど、わずかな違いも正確に判別することが可能です。紫外線の波長は400umと可視光に近いため、微細な傷検査に向いています。

②株式会社アートレイ(ARTCMシリーズ)

産業用カメラに特化したマシンカメラメーカーです。ユーザに応じたソフトウェア開発も柔軟に対応し、ユーザがソフトを扱いやすくオーターできるのが特徴です。
ARTCMシリーズでは、200um~の波長帯に対応しており、より細かな傷やシミなどを検出することも可能です。

③ビットラン株式会社(BK・BU・CSシリーズ)

産業用カメラや天体用のカメラなどに特化したメーカーです。低価格なCOMSからX線・紫外線・赤外線など豊富な種類のカメラを販売している会社です。
産業用カメラは長時間の連続使用で発熱し、ノイズが発生して不具合が起きやすい弱点があります。ビットラン社のカメラは独自の冷却システムをカメラに組み込むことで、長時間の連続使用が可能なことが特徴です。

紫外線用カメラはBK・BU・CSシリーズのラインナップがあり、細かな用途に合ったカメラの選定が可能です。

(2)画素数

各社カメラの画素数で比較します。画素数が多ければ画像が鮮明に映し出され、より正確な検査をおこなうことが可能です。

企業 株式会社キーエンス

(VJシリーズ)

株式会社アートレイ

(ARCTMシリーズ)

ビットラン株式会社

(BJ・BU・CSシリーズ)

画素数(万画素) 47,200,500 130,150,400 50,150,300,400,600,1100,1600,2000

紫外線カメラは150~400万画素のカメラが多くを占めています。そのなかでもビットラン社は2000万画素まで対応しているため、より微細な検査が可能です。

5.紫外線を活用したカメラの導入に関するご相談は画処ラボ

カメラの検査で紫外線を活用する場合、照明・レンズ・カメラの選定が重要です。選定を間違えてしまうと、思った結果を得られない・検出できないなどの問題が発生します。

選定などでお困りの人や、これから導入を検討している人は、お気軽に画処ラボまでお問い合わせください。

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