CNC画像測定システムとは、測定対象物の形状や寸法、表面凹凸などを、CCDカメラによって非接触で測定した3次元データから算出する装置です。

三次元測定機などと同様に、半導体製造工場や自動車工場など高精度かつ高速で外観品質の検査を行う必要がある工場で導入されています。

今回は、CNC画像測定システムの選び方や導入によるメリットやデメリット、CNC画像測定システムを導入・運用することで生産性を向上させるためのポイントについて解説します。また、CNC画像測定システムを製造・販売するメーカや代表的な取扱製品についても紹介します。

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１．CNC画像測定システムの選び方

(1)　CNC画像測定機とは

画像測定機は、別コラム「画像測定機とは？選び方や生産性アップのコツ、おすすめ製品10選」で紹介しています。

CNC画像測定機は、測定対象を画像処理するのに、CCDカメラで撮像して観察する方式に、CNCすなわち数値制御によって、自動でカメラや対象物を制御して、測定対象の寸法・形状・高さなどのワークの状態を測定する装置です。

図1にCNC画像測定機システムのイメージをご紹介します。

◆　CNC画像測定機は、ワークの設計データから、数値計算によって、測定対象の形状を測定します。
◆　測定するために、数値計算によって、目的の形状を得ることができるように、CCDカメラの位置、対象物の位置を高速でX，Y方向に移動させ、形状を得るための画像処理を行って測定します。
◆　図1の右下に、得られた画像データから、目的の測定結果を得るための、画像処理行う手順の例を表しています。

以下では、CNC画像測定システムに関する動画をご紹介します。

設備紹介】高精度CNC画像測定機

株式会社ミツトヨ　　高性能CNC画像測定機「クイックビジョンPro」シリーズ」

CNC画像測定システムは、CCDカメラを用いた非接触方式によってサンプルの形状分析などができる装置です。「コンピューター数値制御：CNC（Computer Numerical Control）」なので、測定設定すれば自動で検査を行えます。製品や部品の品質検査を高精度かつ高速で行いたい場合は、三次元測定などを含めて導入を検討すべき検査システムでしょう。

ここでは、CNC画像測定システムを選ぶ際に注目すべきポイントについて紹介します。

（2）測定対象物に合わせたメーカと機種を選ぶ

CNC画像測定システムは、機種によって測定できるサンプルはもちろん、測定の精度や速度、測定範囲も異なります。そのため、そもそも自社で測定したい製品やサンプルの検査ができるかどうかを前提に、導入できる機種を選びましょう。

（3）導入・運用コストを考慮する

CNC画像測定システムは、測定精度や測定範囲などの基本仕様による違いはもちろん、オプション機能やパーツを含めれば、数千万を超える製品もあります。また、運用コストはもちろん、定期的な校正や動作確認を含めたメンテナンスコストもかかります。

CNC画像測定システムの導入による自社製品の歩留まり改善効果額が、システムの運用・保守にかかるコストを上回らなければならないので、導入前に使用目的や費用対効果の高い工程を絞り込んだ上で、対応機種を選定しましょう。

（4）SIerにCNC画像測定システムの導入・運用について相談する

CNC画像測定システムは、測定対象物や目標とする精度や測定時間に応じて、多くの機種の中から選ぶ必要があります。また、サプライヤも多いため導入の相談先にも迷ってしまうことが少なくありません。

CNC画像測定システムを選ぶ際には、導入実績とサポート体制が整っているメーカーを、SIerに相談して、納得のいくメーカと機種を選びましょう。

２．CNC画像測定システム導入のメリット・デメリット

CNC画像測定システムのメリットやデメリットを把握しておけば、システムの導入判断や自社工程の作業効率化を検討する際に役立ちます。それぞれ詳しく解説します。

（1）CNC画像測定システム導入のメリット

①非接触による複雑な形状のワークの精密検査

CCDカメラを用いて非接触でサンプルの形状を分析するため、対象物にキズをつけないのはもちろん、接触式では検査できないような精密部品の検査に向いています。また、画像を元に解析するため、肉眼検査では見つけられないような欠陥も検出できます。

②自動測定による人件費工の大幅削減

CNC画像測定システムは、コンピューター制御で全自動測定ができるため、検査工程の工数を大幅に削減できます。半導体製品や微細加工品の検査など、高精度で高速の検査が必要な際には、とくに導入効果を発揮します。

③計測データの蓄積による品質管理

CNC画像測定システムは、XYZの三次元座標系でデータ収集・保存できます。そのため、製品に合わせて管理値を設定する際など、データ分析をもとにした品質管理項目の設定や課題抽出による品質向上の取り組みに役立ちます。

（2）CNC画像測定システム導入のデメリット

①導入時に装置購入費や工事費などのコストがかかる

CNC画像測定システムは、「NEXIV VMZ-S3020」の価格設定が1,000万円以上など、仕様によって値段が変わるとはいえ決して安くはありません。また、設置場所のスペース確保が必要なのはもちろん、温度管理ができる振動が少ない場所など設置環境を選び、場所に応じて設置工事費が高額になる恐れがあります。

そのために、費用対効果を十分に検討し、導入計画作成後、社内審議に図ります。

②測定時の設定や操作に作業員の熟練度が求められる

CNC画像測定システムは全自動で測定できるというメリットがありますが、測定前の設定や操作の難易度が高いため、作業員の熟練度が作業工数はもちろん測定精度にも影響します。測定する項目が多くなるほど設定が複雑化するため、専門的な知識が求められますが、社員の技術力向上とやる気を出させる効果があり、デメリットとは言えません。

③測定サイズや連続測定時間の限度

全自動・非接触で対象物の形状などを分析できますが、測定範囲が限られるので1mを超える大型のサンプルなどの測定には向いていません。今回ご紹介したメーカの中で、測定範囲が最大のものでも「600mm×650mm×250mm」なので、用途はある程度限定されます。

また、測定対象物の熱膨張による影響を避けるために温度が安定するまでの待機時間が必要であり、連続測定に時間がかかることもあります。
ただし、CNC画像を精度良く測定するためには、測定環境の維持と時間がかかることを前提で導入しているため、デメリットとは言えません。

３．CNC画像測定システムを用いて生産性を上げるポイント

CNC画像測定システムを導入して、自社工程の生産性を向上させるためにはどういった点に注意すればいいのでしょうか。ここではとくに重要なポイントを2つ、ご紹介します。

（1）他の検査機との併用することで弱点を補う

CNC画像測定システムは、高精度かつ高速で非接触測定ができることが最大のメリットですが、測定範囲に限りがあり、設定やサンプルの設置に作業員の熟練度が必要です。

測定するサンプルのサイズや素材、求められる精度によっては、三次元測定機や画像寸法測定器などを併用して全体の工数を最適化することも考えましょう。

（2）検査速度や環境設定を理解した上で工程に組み込む

CNC画像測定システムは測定環境の温度管理が重要であり、測定対象となるサンプルの温度が安定していないと、熱膨張によって測定制度が著しく下がる場合もあります。

また、測定箇所が多ければサンプルの位置合わせに時間がかかることも少なくありません。

環境設定や測定サンプルの検査項目などによって、検査終了までにかなりの時間を要する可能性があるので、導入工程についてはこれらのデメリットを織り込んでおきましょう。

４．CNC画像測定システムのおすすめメーカと取扱い製品

次に、CNC画像測定システムを製造・販売しているおすすめのメーカ3社と、取り扱っている代表的な製品の特徴をご紹介します。

（1）株式会社ニコンソリューションズ

【特徴】
・2020年10月1日に株式会社ニコンヘルスケアジャパンと株式会社ニコンインステックが合併して誕生
・ニコンが持つ光利用技術と精密技術を活用して画像検査を含めてさまざまなソリューションを提供
・全国に関連会社や支店があり導入や運用についてのサポートを受け易い。

【取り扱いCNC画像測定システム】

①NEXIV VMZ-Sシリーズ

専用光学系とTTLレーザーAFを標準搭載した、CNC画像測定システムの汎用モデル。測定対象物のサイズに合わせて、「S3020」「S4540」「S6555」の3つのストローク長の異なる機種の中から選ぶことができます。汎用モデルながら、対物レンズの切り替えをせずに高精度・高速の測定が可能です。

②NEXIV VMZ-H3030

画像引用：株式会社ニコンソリューションズ・NEXIV VMZ-H3030

NEXIVシリーズの中で最高精度のCNC画像測定システムです。エッジを高速で正確に検出できるため、厳密な品質管理が求められる半導体部品や精密金型などの複雑な形状のサンプル測定に最適です。

【所在地】
〒140-0015 東京都品川区西大井1-6-3
お問い合わせフォーム
https://www.nsl.nikon.com/

（2）日本ヴィジョン・エンジニアリング株式会社

【特徴】
・1958年設立の非接触測定システムの最先端メーカーの日本法人。
・光学測定製品を通して世界中の製造業の生産性向上と品質管理に貢献。
・2019年には世界初の3Dデジタルマイクロスコープ「DRV」を開発。

【取り扱いCNC画像測定システム】

①スイフトPRO

画像引用：日本ヴィジョン・エンジニアリング株式会社・スイフトPRO

光学測定機能と画像測定機能を一つに統合した、高精度測定システム。測定範囲は200mm×100mmで、プラスチック部品や自動車部品、医療機器など精密加工が求められるサンプルの測定に最適です。測定の目的に合わせて「スイフトPROデュオ」「スイフトPROカム」「スイフトPROエリート」の3モデルから最適な機種を選択できます。

②LVC SERIES

画像引用：日本ヴィジョン・エンジニアリング株式会社・LVC SERIES

大小さまざまなサンプルが全自動で測定できる3軸画像測定システムで、「LVC400」「LVC200」の2つのモデルがあります。測定範囲は、大型サンプル対応の「LVC400」が最大400mm×300mmに対応しています。

【所在地】
〒224-0054 神奈川県横浜市都筑区佐江戸町272-2
TEL. 045-935-1117
FAX. 045-935-1177
http://nippon.visioneng.jp/

（3）株式会社ミツトヨ

【特徴】
・1934年に創業した精密測定技術による社会貢献を目標に成長し続けるメーカ。
・『測る』技術にこだわり続け、検査環境改善や工程改善などのソリューションを展開。
・機械の受注・設計・製造・納入まで一貫メーカとして日本だけでなく世界で導入実績あり

【取り扱いCNC画像測定システム】

①Hyper QV WLIシリーズ

画像引用：株式会社ミツトヨ・Hyper QV WLIシリーズ

白色光干渉計を搭載した複合型の高精度3D計測システムで、測定範囲が異なる「H302P1L-D」「H404P1L-D」「H606P1L-D」の3モデルを展開しています。WLI 光学系で取得した3Dデータから、三次元表面性状解析や三次元粗さ解析、断面形状や寸法測定ができます。

②QV HYBRID TYPE4シリーズ

画像引用：株式会社ミツトヨ・QV HYBRID TYPE4シリーズ

非接触で微細段差や3D形状測定できる複合測定機で、測定範囲が異なる「H302P1L-E」「H404P1L-E」「H606P1L-E」の3モデルを展開しています。光源にLEDを使用しており、自動調光機能があるため、反射率が異なる測定サンプルでも自動で連続測定ができます。

【所在地】
〒213-8533 神奈川県川崎市高津区坂戸1-20-1
お問い合わせ
https://www.mitutoyo.co.jp/

５．CNC画像測定システム導入に関するご相談はFAプロダクツへ

CNC画像測定システムは、非接触かつ自動制御で対象物の寸法を測定できる装置です。

CNC画像測定システムは、高精度かつ高速で測定できるというメリットがありますが、作業員の熟練度が求められ、測定環境もある程度限定されてしまうため、導入工程の検討にはSIerなどの専門家のアドバイスが欠かせません。

FAプロダクツでは、これまでの実績をもとに、自社に適したCNC画像測定システムの導入や、FA化による生産性の向上に関して、それぞれの工場にとって最適なアドバイスを行っております。お悩みの方は、お気軽にご連絡ください。

FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【営業品目】

• 産業用ロボット
• 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
• 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
• 治具の設計・製作

【実績】
ＮＭ社（電子部品の製造販売）、ＨＳ製作所（情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売）、ＴＴ社（ショッピングセンターなどリテール事業）、ＳＭ社（自動制御機器の製造・販売）、ＯＲ社（自動車安全システムの製造販売）

 

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