ステップ5：協働ロボットを業務にシームレスに統合する — ビジョン導入のすすめ

ビジョン：導入すべきか？

2D、2.5D、3Dビジョンを製造プロセスに導入する第一歩をまだ踏み出していない方にとって、それは威圧的に映るかもしれません。では、どう始め、どのプロセスから着手すべきでしょうか？

その答えは意外とシンプルです。旅の最初の正しい曲がり角で、自問してください：「従業員が定期的に物理的に品質管理検査を行っていませんか？」

なぜそのプロセスから始めるのか？ すべてのショップは何らかのQCを行う必要があり、それは多くの場合、信頼yノギスや三次元測定機（CMM）で手動で行われる普遍的なタスクだからです。AIの急速な進化により、ビジョンはこれまで以上にシンプルになりました。ほとんどの私たちが追いつけないほどの速さで進化しています。また、この常に進化するテクノロジーをより良く、より速く、より簡単にするために、ビジョンOEMが競合他社に先んじてどれだけ積極的でなければならないかも考慮してください。

今日、自動化エンドユーザーはビジョンOEMからよりシンプルでユーザーフレンドリーなソリューションを求めています。したがって、「ビジョンはうちの製造プロセスに合わない」と首を振る前に、もう一度考えてみてください。

最初の質問「従業員が定期的に物理的に品質管理検査を行っていますか？」に立ち返ってみてください。誰かが部品を手に取り、最もシンプルなQCであるノギスで検査するのにどれだけ時間がかかるか考えてみてください。それから測定値をログやジャーナルに記録し、このプロセスを一日中繰り返します。検査、記録、復帰の時間中に、さらに何個の不良品が生産されたでしょうか？

次にCMM（三次元測定機）を使う場合を考えてみましょう。オペレーターが部品を取り、空調の効いたQCルームまで歩き、CMMに載せます。CMMがすでにその部品検査用にセットアップされていても、部品をテーブル上で適切に位置決めし、検査・測定プロセスを開始し、データを分析し、工作機械に戻って調整するまでには、相当な時間がかかります。部品が公差外なら、その間に何個の部品とどれだけの材料がスクラップになるでしょうか？

では、ロボットが部品をピックアップし、2Dまたは3Dビジョンシステムで検査するプロセスを想像してみてください。そのプロセスがどれだけ速く完了すると思いますか？ ダウンタイム、再プログラミング、公差確保のためのその他調整といったアクションは、あらゆるジョブのROIに測定可能な定量的な悪影響を与えます。継続的なQCチェックは常にCOGS（売上原価）へのデビットです。その間、オペレーターができたはずの付加価値タスクの価値を考えてみてください。これらすべての要因が、機会損失＝テーブルの上に置き去りにしたお金につながります。

しかし、まだあります！

ビジョンシステムが部品のデータマトリックスを収集・分析し、停止やアラームを出す代わりに、工作機械のPLCへ自動的に補正を加えられたらどうでしょう？ これがプロセス最適化と呼ばれます。最高なのは、あなたがそこにいなくても調整が必要なことを知らせてくれる点です。翌朝オフィスに着いてコーヒーを飲んだ後、データレポートで確認できます。

2Dビジョンと3Dビジョンの違い

2Dと3Dマシンビジョンシステムの両方が効率化できるサービスは多数あります。最も一般的な用途は上述の通りです。しかしビジョンは、在庫管理、ロボットガイダンス、マテリアルハンドリング、組立検証、認識・識別、梱包、構造化・非構造化環境でのビンピッキング（多様なサイズの部品が1つのコンベアやビンに混在）なども実行できます。絶対的なリアルタイムデータ収集も忘れてはなりません。製造業者はリアルタイムデータを使って競争力を維持するための戦略的意思決定を行い、ますます多くのエンドユーザーが部品生産の履歴情報としてデータ共有を期待しています。これだけのアプリケーションがプロセス最適化で迅速に実現でき、スループットにプラスの効果をもたらします。タスクを決めたら、「どのレベルのビジョンがこのジョブに最も有益か？」と自問してください。

2Dビジョンは通常、アルゴリズム、データ処理、画像取得の面から3Dより高速です。しかし、3Dビジョンはより複雑で奥行きのある形状に適しています。2Dビジョンでもランダムな部品の複雑なビンピッキングを行い、特定の向きでコンベアに配置できますが、複数の接触と動作が必要で、特に部品がデリケートな場合は3Dビジョンが最適です。コンベア上のランダムな形状・サイズの部品ピッキングは2Dで対応可能ですが、部品に大きな奥行きがあるなら3Dが最適。ジョブのライフサイクルが固定期間で大量生産なら、3Dビジョンが典型的な答えです。様々な部品により良く色を適用して区別できるからです。

人間の視覚 vs マシンビジョン

人間の視覚は、非構造化・複雑なシーンの定性的解釈に最適です。私たちの目はサイズが限られ、したがって吸光度と周波数能力も限られます。瞳孔径も小さく、雰囲気の明るさでサイズは変わりますが、大部分は制限されています。

人間の網膜が画像を受け取り、感覚入力が網膜を通って脳の視覚野へ流れます。視覚野は情報を計り知れない速さで解析し、物体を認識します。しかし、人間の目は長期間にわたって光を蓄積し、微弱や遠方の像を強調することはできず、何より、将来の参照のために像を保存できません。

逆に、マシンビジョンは、その速度、精度、再現性により、構造化されたシーンの定量的測定に優れています。したがって、ビジョンを使用した生産ラインでは、分あたり数千個の部品を検査・識別できます。これが、人間の目では見えないほど微小な物体の詳細を高解像度で認識できる理由でもあります。

ビジョンが製造コストを削減

部品のテスト、ハンドリング、不整合観察から人的要素を排除することは、機械コンポーネントの摩耗に伴う損傷防止とメンテナンス時間・コスト削減につながるのは当然です。また、マシンビジョンは人的関与を減らすことで製造プロセスにポジティブな安全要素を加え、運用メリットを高めることも実証されています。さらに、クリーンルームへの人的汚染を防ぎ、作業員を危険な環境から守ります。これらすべてが累積的にスループット増大をもたらし、これは製造業における常に重要な推進要因です。

ビジョンを日常的な製造に統合することはもはや「将来の話」ではなく、去りゆくものでもありません。マシンビジョンは到来し、日々より多くの製造プロセスに統合されています。ビジョナリーは前向きな思考を実践します。前向きな思考がアメリカ製造業を牽引します。ビジョンを標準として統合することも、これと変わりません。

CNC工作機械業界に精通したビジョンプロバイダーと提携することは、賢明な前向き思考です。Absolute Machine ToolsのA+オートメーションチームは、Cognex、Keyence、OmronなどのOEMを通じて、2D、2.5D、3Dビジョンシステムに精通しています。詳細や、貴社に最適なコスト効率の良い自動化ソリューションの決定についてお手伝いが必要な場合は、info@absolutemachine.com または 800-852-7825 までご連絡ください。私たちはAbsoluteです。お手伝いさせていただきます！

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「コボット成功導入シリーズ」の過去記事：

• ステップ1：コボットはアプリケーションの一部分に過ぎない
• ステップ2：インテグレーターはこのプロセスでどんな役割を果たすか？
• ステップ3：ワークはどうステージングされるか？ マスタープランの一部でなければならない
• ステップ4：適切なエンドエフェクターの選定
• ステップ5：ビジョン — 導入すべきか？
• ステップ6：コボットは産業用ロボットのようにメンテナンスが必要か？
• ステップ7：リスクアセスメント