ロボティクスが検査を革新する：製造業者のための実践ガイド

ロボット検査は、業務効率の向上、製品品質の改善、コスト削減を実現します。しかし、ロボット検査とは何か、なぜ導入すべきなのか。製造業者が知っておくべき必須情報を解説します。

ロボット検査とは

検査は多くの製造プロセスにおいて不可欠な工程です。最終製品を測定しなければ、仕様を満たしているかどうかを確認できません。

従来の検査方法にはジレンマがあります。全数検査を行えば時間がかかり、「検査ボトルネック」に陥ります。一方、抜き取り検査のみでは品質問題や廃棄物のリスクがあります。

解決策はロボット検査です。製造業界で注目を集めるこの手法は、従来の検査手法のメリットを備えつつ、ロボティクス特有の利点を追加しています。

移動ロボット検査 — 小型移動ロボットやドローンを用いて大規模な検査を行います。パイプライン、送電線、構造物の検査にドローンが増えています。「ロボット検査」で検索すると主にこのタイプがヒットします。
計測ロボット（メトロロジーロボット） — 計測学（メトロロジー）は測定の科学であり、製造現場の検査専門家が用いる用語です。ロボット計測は通常、ロボットマニピュレータの先端に計測センサを取り付けて行います。

本記事では主にロボット計測に焦点を当てます。両タイプともロボットが検査センサを保持する点は共通ですが、ロボット計測は製造品の精密測定を扱います。

ロボットで製品を検査する手順はシンプルです。ロボット先端に計測プローブを取り付け、RoboDKのようなプログラムで定義された経路をロボットに追従させます。プローブが定期的に測定値を取得し、製品のスキャンモデルを徐々に構築します。このモデルは、測定時にセンサの正確な位置が既知であることに依存します。

スキャンモデルは、ソフトウェアによる自動評価、検査エンジニアによる手動評価、または両者の組み合わせで評価できます。

1990年代にはロボット計測は「平均的な企業の予算を超える」とされました。しかし現在はコストが大幅に低下し、多くの製造シナリオで導入メリットが上回っています。

ロボット計測の利点は、他の2つの計測選択肢と比較すると明確になります。

CMMは検査プローブを取り付ける精密な直交座標位置決め機です。高剛性により高精度な位置決めが可能ですが、高価、非柔軟、ワークスペースが狭く検査可能な製品サイズが限られます。

対してロボット計測は、より柔軟で、広大なワークスペースを確保でき、コストも潜在的に低く抑えられます。

新世代の計測デバイスは手持ち操作向けに設計されています。検査エンジニアがプローブを製品の各所に当て、外部センサが3D空間でのプローブ位置を精密に検出します。従来のCMMより柔軟ですが、人が手動でプローブを動かす必要があり、単調で退屈な作業になります。

ロボット計測なら、検査作業の単調で反復的な部分をロボットが担います。エンジニアはスキャンデータの欠陥評価といった重要な業務に集中でき、全体プロセスが効率化されます。また、より多くの製品を検査できるため、製品品質の向上にもつながります。

ロボット計測は業界で急速に普及しています。Metrology Newsは産業用ロボットを「未来の計測ソリューション」と報じ、Quality Mag（計測専門誌）は少なくとも過去7年間、メトロロジーロボットを取り上げています。

従来、ロボットはCMMより精度が低く、正確な測定が困難とされてきました。過去の初歩的なキャリブレーションでは、ロボットリンクの熱膨張が精度をさらに低下させました。

しかし、ロボット加工に関する記事で解説した通り、ロボットは高い繰り返し精度を持ちながら、低剛性ゆえに絶対精度は劣ります。最新のキャリブレーション技術により、ロボット精度を向上させ、場合によっては熱膨張も補正可能になりました。

新世代のポータブルCMM（低精度協働ロボットでも動作するものも）の登場により、この課題はこれまで以上に克服しやすくなっています。Creaform Cube-Rはロボットで操作するポータブルCMMを用いた自動品質管理システムの一例です。

RoboDKを使えば検査ロボットのプログラミングは容易です。まず検査プローブをロボット先端に取り付けます。

プローブの要件に応じてロボット位置をプログラミングします。連続した複雑なパターンで移動する必要があれば3Dプリントまたは加工ウィザードを、特定ポイントへの移動であればスポット溶接機能を使用します。ロボットが各位置に到達したら、プログラムでプローブを作動させ測定値を取得します。

RoboDKを用いて自律的に部品検査を行う成功事例を、RoboDKブログの以下の記事で紹介しています：

タービンブレードの自動検査 — 検査専門企業Sensor Coating SystemsがRoboDKでABBロボットをプログラミングし、タービンブレードを検査した事例。
NASAでの自動検査 — NASAがRoboDKでUR10協働ロボットをプログラミングし、航空機胴体を検査した事例。

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