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検査装置・基盤検査に関する記事

【図解】検査装置の開発とは?おすすめの工場5選

1.はじめに

 

工場の生産ラインで、検査したいものがある、例えば、ラベル印字が正しいかの目視検査を自動化したいと考えたとしましょう。何かよいものがないかと、カタログを見たらラベル検査が簡単にできる装置を発売中、という記事を見たとします。

これは希望とぴったりだということで、さっそくこれを購入したとし、操作説明書を読んだあと、電源を入れて、検査のためのラベルをセットします。検査装置が動き出します。

これで工場の運営が楽になったと思いきや、「正常なラベルがNGだ!」「欠けた文字のラベルがそのままOKラインに入った!」など問題が続出することが起こります。

それはなぜでしょうか?それはラベル検査が、まだ十分に開発されて導入されていないからでしょう。何を開発?それをこれから紹介していきましょう。

 

2.検査装置とは、その目的は

 

◆ 製造現場の検査についての問題とは

製造現場では、部品・製品検査で困っていることについて、次のようなことが挙げられます。

  • 検査員の数が製造工程の改良ごとに増え、検査工数が多い
  • 人間の目視による検査では、NG品が製品流通に流れることがたびたび起こる
  • 検査装置の導入をするためメーカー品をヒアリングしたが、対応不可との回答だった
  • 検査装置でOK品でもNGとしての誤検出が多い
  • 検査装置の導入を行ったが、設定がうまくできず、NG品が増える
  • 検査装置の設定やプログラム修正が難しく、使用しなくなってしまった

これらの、検査の「困った」を解決する手段の一つが、現場に合わせて開発された検査装置の導入です。

◆ 製品欠陥の種類

検査装置で問題を解決するためには、商品で発生する問題事象について、そのメカニズムを知る必要があります。製品の種類とそれに関わる欠陥の種類について、表1に紹介します。

表1 製造品の検査項目例

種類 製品項目 欠陥種類
金属製品 ボルト、ベアリング サビ、腐食、傷、凹み、打痕、バリ、割れ、クラック、変形、寸法ズレ、異物
溶接 巣、空気孔、アンダーカット、ボロシティ
日用品商品 金属缶、ガラスビン、軟包装、プラスチック容器、ラベル ラベル破れ、シュリンク不良、ラベルずれ、ラベル印字にじみ、印字違い
医療品 医薬表示、バーコード 印字の有無、印字かすれ、印字ミス、異物、傷、汚れの付着、封緘シールの有無、液面高さ、内容量
食品容器 ラベル印字(賞味期限、製造番号、製造所番号) 印字ズレ、印字間違い、印刷ミス
カップ容器、内装包装、外装包装 フタの破れ、パッケージの傷、汚れ、異品種混入、焦げ、焼け、破れ、凹み、汚れ、傷、異物、コンタミ、ピンホール、異物、汚れ、ムラ、スジ、傷、印字ミス
ペットボトル 容器内異物混入、ラベルの破れ、シュリンク不良、液面高さ、内容量確認、ラベルの印字ズレ、印字違い
電子製品 半導体パッケージ、コンデンサ 変形、傷、汚れ、異物、クラック、メッキ不良、バリ、欠け、内部不良、印字にじみ、印字違い
実装基板 未実装、断線、ショート、クレイジング、ミーズレング、デラミネーション
ハンダ付け ボイド、ブローホール、ピンホール、ブリッジ、つらら、部品立ち、チップ立ち、はんだ不足
コネクタ、プレス端子 コプラナリティばらつき、ピンリード曲がり、ピンリード本数、ピッチ幅、位置ズレ、変形、反り
シリコンウェハ、液晶、 割れ、欠け、打痕、異物
樹脂・成形・シート ペットボトル樹脂製キャップ 変色、黒点、焼け、汚れ
樹脂成型品 シルバーストリーク、ジェッテイング、気泡
シート、フィルム ピンホール、フィッシュアイ、ゲル、異物、汚れ、ムラ、スジ、シワ、傷
ガラス 傷、汚れ、異物、気泡(ボイド)、割れ、クラック

これらの検査項目は、製品によっては複数項目の同時検査、製品の上部・下部など複数位置の同時検査を行う場合もあります。

 

3.検査装置の開発とは

 

◆ 検査装置の開発とは

前章で取り上げた検査項目を、製造に影響しないように検査装置で検査するために必要なことは、

  •  短いタクトタイム(検査に要する時間)で検査を行うこと
  •  NGとOKを確実に判定すること

など数多くの課題があるでしょう。それらを解決するために、検査装置の開発が欠かせません。

ところで、開発とは何でしょうか?

例えば、改善提案で、製造工程Aに製造過程を改善するために、製品の簡易チェック用に汎用機器を取付けたとします。これは開発でしょうか?

汎用機器なので、特別な機器ではなく、すぐに手に入ります。しかし、この機器の誤作動によっては、製造ラインに影響が出る可能性があるでしょう。

その影響をなくすためには、この機器に関するマニュアルが必要です。それは、この機器が誤作動した時の対処方法、汎用機器に設定する値、設置位置、定期検査の方法などです。

簡単な例ですが、これを開発と言ってよいでしょう。

 

◆ 検査装置の開発フロー

検査装置を開発・導入するためのフロー例を、図1で紹介しましょう。

図1  検査装置開発フロー

 

検査装置を新たに導入するためには、仕様を決め、詳細に設計し、製造設置した後に、試運転を行います。それが問題なく動作し、製造工程が改善されたと評価されてから運用に入ります。しかし、運用に入ってからもやることがたくさんあります。

例えば、製造品の規格が変わって検査項目の変更、ラベルの表示方法や位置の変更、があった時は、検査装置もそれに対応できるような変更が必要になります。しかも、時間をかけずスムースな変更が必要です。また、NGが頻出するなどが起きた時の原因調査などの対応もあるでしょう。

◆ 検査装置開発の種類とは

開発の種類を整理すると、

  • ハードソフトの装置技術の開発
  • 工場の検査方式の開発
  • 検査装置の維持方法の開発
  • 欠陥のOKかNGかを判定するプログラムの開発

などに分けられ、そのための人員体制も必要になります。

◆ 検査装置の導入イメージ

図2で、ラベル検査を目視で検査を行っている現在と、検査装置を導入し運用して検査方法を改善したときのイメージを紹介します。

図2 検査装置開発1

 

図3では、目視検査で検査を行っていた製造ラインに、検査装置を導入するときにどのような開発を行うかについてのイメージを紹介します。

図3 検査装置開発2

 

◆ 検査装置を製造ライン導入時に、開発として行うこと

  •  検出装置

カメラの検出機器と検出部を照らす照明機器から構成されます。

  •  画像処理装置

カメラから送られた情報を画像処理し、OKかNGかを判定します。特に重要なものがこの判定処理ソフトで、このソフトは運用開始後のライン運用の変更時に、ソフト変更できることが必要です。

  •  搬出装置

製品のOKかNGに応じて、製品の搬出ラインの振分け、画面の表示や警報措置を行います。

このシステムは導入が最初のステップですが、今後、装置が継続的に使用できるためには、製造工程のどのような変更にも応じられるように、ハード、ソフトのサポートが重要です。

 

4.検査装置開発の事例

図4-1~図4-2で、検査装置の開発の事例の例を4点、紹介しましょう。

これらの事例は、WEBN上で公開されている事例のイメージ図で、実際の装置は、検出装置や画像処理に対し、技術的な工夫がなされて開発・運用されています。

(1) 図4-1

円筒部品では検出が困難な、微細なキズやバリを検出する事例です。

(2) 図4-2

液体容器内部に含まれる異物と泡を区別し、異物だけを欠陥として検出する事例です。

図4-1 検査装置開発事例2

(3) 図4-3

半導体コネクタのリードのピッチ幅、オフセット幅、リードの欠損など、リードに関わる欠陥を検出する事例です。

図4-1 検査装置開発事例3

(4) 図4-4

光沢のあるシートフィルム上の、傷やシワを検出する事例です。

図4-1 検査装置開発事例4

5.検査装置の開発を手掛けるメーカー5選

① 日本サポートシステム株式会社

https://jss1.jp/

JSS紹介図

【所在地】

茨城県稲敷郡阿見町阿見字阿見原4666-1777


【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


【特徴】

設計・加工・組立まで自社で生産する一貫体制が、日本サポートシステムの強みです。これをベースに、高品質・低コストの製品・サービスを提供することができています。

また、現状の生産方式と計画情報から、どうすれば最大利益が得られるかというシミュレーションが得意分野で、簡単に生産設備の見える化が可能です。

日本サポートシステム社は幅広い分野の生産設備の構成に関わっていますので、いろいろな検査装置のノウハウがあります。そのため、製造ラインに応じた検査ポイントから最適な検査システムの提案が可能です。同時に、提案とともに検査システムのセンサー部、画像処理部、周辺のコントロール部までのシステム開発には自信があり、コンサルタントから設置、アフターサービスまで一貫したサービスの提供ができます。

さらに、国内・海外の拠点によって、どのような案件でも対応することができ、国内の東北から九州まで広い範囲で、様々な要望に答えられる体制が日本サポートシステム社の強みと言えます。


【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)

 

② 新電子株式会社

http://www.shindenshi.co.jp/

新電子紹介図

写真は、新電子社製 ラインセンサ検査装置です。


【所在地】

東京都三鷹市野崎3-22-20
TEL:0422-31-2987(代)

【営業品目】

  • 電子計測機器開発及び製造販売
  • マイコン応用システム開発及び製造販売
  • 各種検査装置及び周辺機器の開発及び製造販売


【特徴】

新電子社は、オーダーメイドで製作する装置が多数あり、仕様書がない完成イメージだけがるという状況であっても、客先との二人三脚的な作業で完成した装置があります。新電子社は、そのような多くの経験と実績が蓄えられている会社です。

新電子社のコンセプトは、新電子にしか出来ない装置・システム・サービスを、ブランド体験として多くの客先に提供することにあります。

新電子社は、ファンクションテスタの電気検査装置と、カメラによる画像検査装置の開発を創業以来一貫して行っていますが、電気検査と画像検査の両方を開発することが、会社のブランド力と自負しています。

以上の技術を中心として、検査機のほかに省力化設備の開発を手掛けていて、オールマイティなオーダーメイド・カスタム装置の開発・提供を目指しています。新電子は、オーダーメイド・カスタム装置のメーカーとして、設計・ソフト開発・製造・アフターサービスをサポートする会社です。


【実績】

オーダーメイド・カスタマイズ事例

プレスフィットコネクタピン座屈検査装置、円筒形内径検査装置、円筒形外観検査装置、印刷色ずれ色むら検査装置、穴形状外観検査装置、AEDパッド画像測定機、フォトレジパターン検査装置、グリーンシートピンホール検査装置、グリーンシート印刷パターン検査装置、エッジングパターン検査装置、車両フレーム穴位置検査装置、溶接検査装置、リレー接点溶着動作検証機、太陽電池特性測定機、PIG圧力検査機、配線全周撮影機

 

③ アイエスシー株式会社

http://www.isc-net.co.jp/

アイエスシー紹介図

写真は、アイエスシー社製 X線源を利用したカメラ撮像システムです。


【所在地】

神奈川県川崎市中原区上丸子山王町1-873-6 原厚ビル1F
TEL:044-431-2080


【営業品目】

ソフト・ハード受託開発、画像による各種検査装置開発、映像関連システム開発等


【特徴】

アイエスシー社は、創業から29年にわたり画像処理とシステム開発に携わってきた会社で、画像処理による製品検査と外観検査装置の開発を行っている会社です。さらに、それらの経験と技術をもとに、新たな分野に業務の枠を拡大し続け、ハードウェアとソフトウェアの両面からのシステムソリューションを提案しています。

アイエスシー社の特徴は、ソフトウェアの知識・ノウハウと、機械に組み込むハードウェアまで総合的なシステム開発に対応できることです。したがって、ハードソフトの両面から客先のニーズに合ったシステムの開発が可能で、最適なシステムとサービスの提案ができます。

アイエスシー社が絶対的に自信を有する技術は画像処理技術で、オートトラッキング、3次元化、流体解析、温度解析、画像補正などの画像処理に対応できます。さらに、GPUを活用した高速画像処理によって、短時間で膨大な映像や画像処理が対応可能です。


【実績】

大手製造メーカー各社

 

④ 株式会社アクティブ

https://www.active-ltd.co.jp/

アクティブ紹介図

写真は、アクティブ社製 小型部品の寸法・キズ自動検査装置です。

【所在地】

兵庫県明石市大明石町1-7-35 新明ビル 8F
TEL:TEL (078)919-5070


【営業品目】

  • 自動検査装置の開発・製作

外観検査装置、寸法検査装置

  • カメラ画像を応用した外観異常検出プログラムの開発

キズ、ダコンの検出、変色、汚れの検出

  • カメラ画像を応用した寸法計測プログラムの開発

計測精度μm(ミクロン)単位の高精度計測

  • 制御プログラムの開発

パルスモーター制御やサーボモーター制御などのプログラムの開発

  • ビジネスソフトの開発

基幹ビジネスソフト・販売管理ソフト・製造管理ソフトの開発


【特徴】

アクティブ社のコア技術はソフトで、特に画像処理、制御ソフトがを得意です。画像処理ソフトが成否を握る自動検査装置では、遺憾なく成果が発揮できます。

「自社製品の検査を自動化に対し、相談先がわからない」「特殊な製品には、自動検査装置がうまくいくか懸念がある」「装置メーカーに相談をしたが、できないと言われた」、このような困りごとに対しても、アクティブ社では製造品に合った画像検査装置の提案ができます。

アクティブでは製造部品・製品に合わせ、外観検査装置などの検査装置をカスタマイズすることができ、現状の製造ラインへ検査装置を組みことが可能です。そうして、客先に対しトータルにサポートし、不良品流出の防止と省力化によるコスト削減ができます。

 

⑤ 株式会社ANY

https://www.any-si.co.jp/

ANY紹介図

写真は、ANY社製 ディープラーニングを活用した半田付け形状検査です。


【所在地】

本社:静岡県静岡市駿河区中村町373-3
TEL:054-201-9030

静岡事務所:静岡市駿河区馬渕3丁目8-5 静岡馬淵エンブルコート1004


【営業品目】

・検査システム

画像検査システム 設計・製作、ロボットを使用した画像検査システム 設計・製作、各種検査システム 設計・製作

・制御システム

PLCソフト 設計・開発、制御盤 設計・製作

・PCソフト関連

ディープラーニング、トレーサビリティー、データベース、各種検査ソフト


【特徴】

ANY社は、各種機器をつなぐソフトウェア技術をコア技術として、画像検査の中心となる光学系・照明・制御・メカトロニクス技術を合わせ込んで、客先のニーズ対して解決案を提案し実現します。その提案ができることが、撮影・照明・画像処理の要素技術すべてに精通したANY社の強みです。

データ処理と色々な機材と技術を組み合わせたシステムの進化と応用範囲の拡大は、目覚ましく進化し、その一方で複雑・高度化したシステムの開発と運用ができる専門家が求められ、ANY社がその担い手として期待されています。

検査装置では、トレーサビリティーの実現やビッグデータ活用によって、品質精度と生産効率を追求し、IoTやロボットの分野へ展開していますが、ANY社は、その応用範囲の拡大を図っています。ANY社は、システム提案から製造・設置、導入後のアフターサービスまで、客先が必要とする設備や機能をワンストップで実現する会社です。


【実績】

NSKワーナー、王子紙業、小松製作所、新生製缶、駿河生産プラットフォーム、ダイドー電子、大同特殊鋼、大日製罐、大日本印刷、竹本油脂、テルモ、デンソー、トヨタ紡織、南部化成、日本ガイシ、日本発条、バンダイ、ブリヂストンエラステック、ポーラ化成工業、本田技研工業、ミクロ技研、三菱自動車工業、武蔵精密工業、ヤマハ発動機、菱電旭テクニカ、他多数

 

6.おわりに

 

検査装置を開発し、設置運用し、うまく生産ラインが稼働して開発が終わりではありません。むしろこれからということで、検査装置を初めて導入した製造者が味わう苦労でしょう。

導入したがその後運用しなくなったという話がネット上に見受けられます。その理由は維持管理ができないということではないでしょうか。

製造品のスペックは常に変わります。新商品製造、客先要求による変更、法令の改正対応などきりがありません。製品スペックが変われば検査装置の評価方法も変わります。カメラの位置や照明方式も変える必要があるかもしれません。このようなときに、検査装置メーカーと製造者側がスムースに動ける体制が、維持できているかがカギでしょう。

開発当初から、変更に対応できるメーカーの選定と、維持管理できる体制を確保できているかが、検査装置開発・導入を成功させる要因です。検査装置を導入する側としては、どのような要望にも真摯に応えてくれるメーカーは、ありがたい存在です。

 

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