レーザとイメージセンサをFPGAと共に組み込んだ、オール・イン・ワン 3D検査センサ

Gocator 3D Smart Sensor

エレクトロニクス

3Dセンサ技術は、電子業界で従来から採用されている寸法測定や検査技術に対して新しいソリューションを提供します。
3Dレーザライン測定やレーザ1点測定は、同一平面性測定や表面有り無し判定、寸法測定などの個別のご要求に応えることができます。

同一平面性の検査 自動ピック&プレイス装置では、実装される全てのICのピンやボールグリッドアレイなどの電気接点が同一平面上にある必要があります。これらのいずれかが、位置ズレを起こすと実装基板は不良品となります。

同一平面にない接点を検出することにより、基板に挿入・実装される前に異常判定でき、下流工程での不良発生に伴う費用や修正・廃棄費用を節約できます。

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ゴムとタイヤ

精細構造を持つゴムとタイヤの検査 タイヤの製造工程で使うための、高スループットで高分解能データを生成することに特化したLMIの3Dセンサは、製造ラインの品質     
管理に役立っています。
LMIの3Dセンサは、ゴムやタイヤの製造工場での工程内検査や最終検査で、非常に多く採用されています。ゴム表面の反射特性     
は一定ではなく、さらにタイヤのトレッドのパターンは場所により変化していますが、LMIの3Dセンサはレーザ強度とカメラの露光制     
御を高速に制御するので、確実に検査ができます。これは製造プロセス全体にも大きな寄与があります。     

タイヤの製造工程内での用途
Gocatorシリーズの変位センサとラインセンサは、工場の工程制御プロセスに合うように設計されているので、既存の設備との整合を     
容易に取れます。LMIのセンサを成形工程の下流ラインに設置して、トレッドの成形型の厚み・プロファイル・位置を測定することで     
、プロセス変動を迅速に検知できます。

広い視野と高分解能を有するGocatorセンサを複数を繋いで使う場合、各センサで得た3D座標データを統合して1つの共通座標上の     
データとして出力可能です。Gocator 距離測定センサ(1100 / 1300シリーズ)は、光沢のあるゴムシートの厚みをインラインで測定する     
目的で、既に採用実績があります。実際に、多層構造の各層のオーバーラップやズレの検査に使われています。例えばトレッドの摩     
耗モニタリングやエコタイヤのラジアル/ラテラル両方向の耐久試験での測定評価に役立っています。     
最終検査での用途

Gocatorラインセンサは、完成したタイヤのジオメトリー検査において、距離、表面トポロジー、プロファイル     
のデータ取得に使われています。サイドウォールとトレッドの検査の両方を行うためは、異なる測定系を     
異なるセンサで構築でき、試験装置に容易にフィットします。

最終検査での一般的な内容には、サイドウォールのどこにでも発生しうる小さな膨らみあるいは窪みの     
検出に加えて、耐久性の計算が含まれます。ステレオ三角測定は、測定領域全体のデータ確実に得ら     
れ、レタリングやバーコードなどの段差のすぐ隣でもデータの取りこぼしがありません。
  

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金属

鋳造工程での実績 金属製造現場は過酷な環境の代表格です。特に熱環境や空中不純物の影響により、測定には困難さがつきまといます。    
この高温過酷な工程の後には、続いてロールや整形などの工程があり、そこでは製造物の検査が行われます。これらの工程では、    
製造速度の改善、流れ作業の制御そして、整形工程後の厚み、幅あるいは直径などの測定等に改善の余地があります。例えばアル    
ミ缶用のアルミフォイルがロールに巻き取られる前のアルミビレットは数メートルの厚みがありますが、小さな欠陥の検出を行なう必要     
があります。もし小さな欠陥があると、その後に続くロール工程において、その欠陥が拡大され、大きな穴や他の欠陥となって、品質に     
大きな影響を及ぼします。     

LMIは、このような高温・過酷な環境での鋳造工程を含んだ金属産業に、長年にわたり3D測定システムを供給しています。     
アルミのビレット鋳造制御を行うため、鋳型に流し込む際の溶融アルミの液面レベル測定用センサなど、独自な製品群を提供しており、     
世界的な鋳造装置メーカーで採用されています。     

鋳造工程制御用の液面測定システム 多くのセンサ技術、特に3D測定システムにとり、鋳造工程は過酷な環境ですが、このような液面制御のニーズは非常に高くなってい     
ます。それぞれ別々に設置された容量型のセンサや誘導センサなどでは、要求仕様を満たす精度や過酷環境における堅牢性を満足     
させるのは容易ではありません。
LMIは、それぞれ個別の用途に合わせた設計を行ったレーザ計測技術を提供することで、これらのニーズに応えています。

上の図は、鋳造工程の鋳型に流し込まれる溶融金属の液面レベルをリアルタイムで測定し、その結果から溶融金属の流れを最適化し、     
鋳型に流れ込む金属の適正量を確認できるシステムの実例を示しています。流し込む量が少なすぎると不良品となり、多すぎる場合     
は、こぼれて材料が無駄になり、廃棄される可能性があります。
ここで使用しているLMIのセンサは、溶融した金属の液面を検知することができます。そして充填レベルを予測し、新しい型が移動して     
くるタイミングに合わせて湯口を動作させ、鋳造サイクル時間の最適化を実現しています。この一連の動作は、高温・過酷な3Dセンサ     
の信頼性に依存しており、このセンサは液面測定を精度良くかつ十分な速さで行えるので、溶融金属があふれる前に測定結果が得ら     
れています。

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自動車

自動車組み立てラインの品質 LMIの3Dセンサは、自動車産業向けに特化させることで、高いスループットと高解像度の検査データを生成させ、自動車工場向けの     
品質要求に対応します。     

3Dセンサを堅牢なハウジングにパッケージ化することで溶接ガンに近接して設置可能なので、溶接装置への設置に向いています。     
3Dセンサを複数設置すれば、実際の部品の検査で連続データ収集モードでの動作が可能です。データ取得を自動的に行い、測定     
結果・判定結果をリアルタイム表示可能です。     

自動車産業向けに開発 LMIは、自動車のボディーやサブアッシーの寸法検査装置メーカーやインテグレータと密接に協力して自動車組立てライン向けの     
製品を提供しています。     

ホワイトボディー(白体)

サイドボディー
  

アンダーボディー
  

フレーム
  

ドア・ボンネント・トランク
  

ギャップと同一平面度(フラッシュ)
  

ドアヘッダ修正
  

エンジンルーム幅の変動
  

リアアクスルの検査
  

フレキシブル測定システム(FMS)
  
実用例: ロボットによるドアの検査

LMIの3DセンサをABB製ロボットに組み合わせたドア検査システム例
主な特長: 穴とネジの位置確認。LMIの3Dセンサの画像処理で穴とネジの位置を確認し、
さらにレーザーラインにより位置合わせを行う。
実用例: ロボットによるアンダーボディーの検査

LMIテクノロジースの3Dセンサを複数個用いたアンダーボディ検査。
それぞれのセンサは全体の道号座標で校正されています。

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木材

精細構造を持つゴムとタイヤの検査 LMIの chroma+scan センサは、高速・高密度3Dスキャン機能を丸太や製材品の測定に最適化したものです。この製品は、今日の高度     
な製材所向けに高精度で信頼性の高いデータを生成します。製材所では、各種センサから統合的な結果を必要とします。LMIのセンサ     
は、先ず製材品や丸太のモデリングを行うための膨大なプロファイルデータを収集する能力があり、そのデータから木取りを最適化しま     
す。LMIの先進的なセンサ技術は、製材所での木材資源の価値増進に寄与します。     

検知したい表面性状の1つとしてカラー画像も必要な場合は、産業分野で実績のあるLMIのセンサがあります。これは、高密度3Dプ     
ロファイル、カラー画像化そして光のカーテンの機能を使うことでシンプルかつ簡単にスキャンできるものです。精細な性状検知を目的     
として高解像度でミリメートル以下の解像度を提供する先進設計による製品です。
木材加工で用いられる測定・検査
  • ● 木取りの最適化
  • ● カントの最適化
  • ● エッジャーとトリマーの最適化
  • ● ソーターの最適化
  • ● 丸太の皮むき
  • ● 板材の厚み測定・検査
製材所での丸太の検査 製材工場では3Dスキャンと画像検査により加工丸太の価値を最適化してきています。この分野では1970年代から高度な技術を     
用いて、ハイエンド3Dスキャンをカラー画像と共に用いています。
プレーナー加工での検査 製材品は、プレーナー加工を終えるとグレーダーにより目視検査が行われ、製材品を等級別に分けられます。等級分けでは、建築用     
といった製材品の最終用途に応じて、欠陥を見分ける作業を含みます。そして場合によりグレーダーは、欠陥を取り除いて製材品の     
価値を高めるため、製材品を短く切るためのにマークを付けます。この工程の後、市場に送り出すために製材品は同じ等級ごとに分     
類されます。     

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路面検査

路面検査で実績のあるセンサのデータシート(和文): Gocator2075-3B-N-11     Gocator 2340-3B-N-12

道路改良のための路面検査 路面検査は、高速道路や空港の滑走路の舗装の検査などの様々なところで3Dセンサが使われています。これらの分野では、路面
のプロファイルを測定して、乗り心地、摩擦力、走行ノイズに影響のある路面の凹凸や損耗具合の判定を行っています。

舗装の検査は、工事中には舗装品質を確認するために行われ、その後は損耗をモニターして舗装の寿命を判定するために行われ
ています。精度の高い表面検査は、メンテナンス計画を効率よく効果的に決め、さらには短時間でのメンテナンスや補修の優先度を
決めるためにも役立ちます。それにより、メンテナンス業務の改善、道路改良、交通事故低減、燃費や車両運用コストの低減に繋が
ります。

道路交通の分野では、特に3Dセンサの需要があります。 センサは悪環境で使えることが必須であり、管理しきれない屋外環境、
強い太陽光照射、大きな環境温度変動、衝撃や振動といった条件で正常動作しなければなりません。検査対象の路面は、黒いアス
ファルトから明るい新しいコンクリートまで、その表面性状が大きく異なります。

LMIは、道路交通分野では1979年に3Dセンサを供給して以来、業界をリードしてきました。これまで提供してきたRoLineセンサは、
レーザライン計測を基本とした道路交通分野向けの製品で、タイングルービング(溝切り)を含み、今日の複雑な補増の表面構造を
高い信頼性で測定できます。

システムインテグレータ、公共機関や管理運用会社などと密接な連携をとり、3Dセンサのニーズに対して最も効果的なソルーショ
ンを提供しています。

工事中の舗装検査 工事中に行う舗装の平坦度検査は、仕様に適合しているかどうか、不適合部分の研磨などの補修作業が
必要かどうかを判定します。

使用時の路面の検査 使用している舗装は、高速なプロファイラを用いて損耗、形状劣化、粗さ、割れ、わだち掘れをモニター
します。高速プロファイラは 2台のRoLineを搭載し、それそれが検査車の左右の車輪の通り道を観察する
ように設置します。他の計器は上記と同様になります。
タイングルービングの表面検査 コンクリート舗装は、タイングルービングや通常のグルービング(溝切り)が施され、水が路面から流れ出すようになっています。
路面とタイヤの効果的な接地は、路面上面での溝の幅で決まります。3D路面スキャンは、道路を横切る方向に複数のレーザスポット
を並べ、計測車が道路に沿って走行する時、どの一瞬をとっても、レーザスポットが常に溝の上面か溝の底にあたっている必要があり
ます。溝の上面か底かのどちらを実際に測定しているのか判定するためには、この高度な条件が必要になります。

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