外観検査に機械視覚を入れる前に決めること｜照明・治具・NG 定義

この3点が決まらないままカメラを付けると、何が起きるか

よくある進め方は、先にカメラを買い、ブラケットを付け、検出プログラムを書き始めることです。ところが光源の当たり方が一変し、ワークが数ミリずれ、品質と工程で「何が不良か」の言い方が揃っていないと、プログラムを何度直しても判定は安定しません。自動車の塗装面、家電の筐体傷、食品のシール破れや異物——外観検査では、同じ欠点でも照明が違えばまったく別の画像になります。

産業用の外観欠陥、寸法測定、位置決め誘導、OCR、組立ミス防止、梱包検査を現場で担ってきた立場から見ると、この3点が空欄のまま装置を据えると、試写と閾値調整と会議が現場で繰り返されます。システムが動かないのではなく、動かしたあとに OK/NG を任せる人がいなくなります。ディープラーニングを検討している場合は、前提がさらに重いです。段取り替え、材料替え、シフト替えのあとの実ラインサンプルが揃っていないなら、学習に進まない方が安全です。実験室の写真は現場を代表しません。

• 照明が未定：昼は検出でき、夜勤で見逃す。通路灯を一本換えただけで誤報がまとめて出る
• 治具が未定：同一ワークを二回撮ると位置が違い、閾値を固定できない。現場は目視の補判定に戻る
• NG 定義が検収できる文章になっていない：品質は見逃しを指摘し、工程は厳しすぎると主張し、境界サンプルで見解が割れたまま検収会を迎える

照明は「明るくする」ではなく、特徴を安定して出すこと

照明はカメラの付属品ではありません。カメラが「何を見るか」を決める側です。角度、色、偏光、環境光の四つは、光学方案に分けて書く必要があります。「光源を足す」という口頭の約束では、班が変わった瞬間に画像が変わります。

目的はワーク全体を照らすことではなく、見たい特徴と背景のコントラストを、どの班でも同じ向きに出すことです。食品包装の膜反射、家電の光沢樹脂、自動車の金属ヘアラインでは、必要な光源の当たり方が異なります。同じ灯具をそのまま横展開しないでください。

• 角度：低角度は傷とエッジを浮かせ、同軸や拡散は反射を抑えて印刷や色を見る。角度が決まらないと、欠点が画像に出たり消えたりする
• 色：光源の波長は、ワークと欠点の分光の差に合わせて選ぶ。白光を黙って標準にしない
• 偏光：包装フィルム、油面、塗装の鏡面反射を抑える。偏光が必要なのに付けないと、アルゴリズムが反射を欠点と取り違える
• 環境光：窓、通路灯、隣接工位の点滅が画面に入る。カバーと遮光を決め、昼勤と夜勤で撮像を比べて残す

治具と位置決めの繰返し性は、アルゴリズムより先に測る

位置が毎回違う画像を、ソフトで「探して合わせる」前提にすると、閾値は緩くするしかありません。緩くした判定は見逃しを増やし、現場はシステムを切って目視に戻します。治具の役割は、撮影のたびにワークの姿勢を、合意した許容差の内側へ入れることです。

段取り替えの所要、クランプの方法、基準ピンやエッジ当ての有無、カメラと治具の相対的な剛性は、導入前に現場で確認します。稼働後に「ソフト側で探す」前提にしないでください。隣のプレスやコンベヤの衝撃で画面が揺れるラインでは、実験室の机の上で決めたブラケットは持ちません。

• 繰返し性を測れること：X・Y・回転の許容差を書面に書き、同一ワークの連続撮影で検証する
• 段取り替えが再現できること：治具交換後に光軸と基準の相対位置を戻す手順がある。目視の芯出しに頼らない
• 振動と剛性：隣接設備の衝撃を想定して支架と治具を選ぶ。実験室の静かな机を前提にしない

NG 定義を、検収できる文章にするには

「表面に傷があってはならない」では検収できません。検収できる NG 定義とは、班が違っても同じ画像に同じ結論が出て、閾値を誰が変更してよいかが書いてある文章です。自動車・家電・食品のいずれでも、品質部門と製造部門が別の言葉で欠点を呼んでいるなら、先に用語を揃えます。

境界サンプルが検収の中心です。明らかな良品と明らかな不良だけを渡すと、グレーゾーンで毎日見解が割れます。限界サンプル、許容サンプル、必ず落とすサンプルを分けて台帳にし、更新の手順も決めておきます。精度の数字を先に約束する必要はありません。先に判定の手順と権限を書面にします。

• 欠点の種類と判定：傷、汚れ、欠品、変形などを「何が見えたら NG か」まで落とし、スケッチまたは実写を付ける
• 境界サンプル：限界・許容・必落の三类を保管し、検収では極端な画像だけでなくこれらの図を使う
• 閾値の変更権限：誰が変えてよいか、変更後に何を残すか、品質の合意が要るか
• 見逃しと誤報の扱い：見逃しを見つけたときの上げ方、誤報が続いたときに自動判定を止めてよいか。数字の約束ではなく、現場の手順として書く

事項、決まっていないときに起きること、決めておく目安

照明、治具、NG 定義を一枚の表に並べると、導入前の穴が見えます。どれか一つが空欄でも、カメラを付けたあとに残るのは「人が張り付いて見る装置」です。下表は発注前の照合に使えます。

ディープラーニングは、段取り替え・材料替え・シフト替えを含む実ラインのサンプルが規範どおり貯まってから検討する対象です。サンプルが揃っていない段階では着手しない。ツールチェーンの対照は本稿では扱いません。