AI搭載カメラシステム、高速生産ラインでキャップのクラック検出を高精度に実現

強い価格競争と高い品質要求という、多くの業界が直面するジレンマは、飲料・ボトル業界にも存在します。

これはフランスのプラスチックキャップメーカーの品質管理部門でも同様です。生産ラインで高速移動する40種類の色・色合いのプラスチックキャップにおいて、ひび割れや微細なクラックを確実に検出することは極めて困難な課題でした。

この課題を解決したのが、フランス・ナンシーのAPREX Solutionsです。同社は画像処理技術と人工知能を活用し、この目標を達成しました。検査の基盤となる画像は、IDS Imaging Development SystemsのUSB 3産業用カメラによって提供されます。

1880年創業の「フレーバー・コンディショナー」La Maison Mélan Moutetの子会社であるSOLOCAPは、コントレックスヴィルの工業用地で食品分野向けのあらゆるタイプのプラスチックキャップを製造しています。

同社の主力製品である高級スクリューキャップは、ガラス瓶やPETボトルの首に配置されたクランプ可能なラメラリングにより、シンプルで迅速、完全な密封と安全なシールを実現します。

しかし、このスラット（ラメラ）は製造中にひび割れ、裂け、ねじれがないか、確実かつ極めて慎重に検査する必要があります。これが絶対的な密閉性を保証する唯一の方法だからです。

従来の検査システムではこれらの高い要求を満たせませんでした。APREX Solutionsは、自社開発のソフトウェアアルゴリズムに基づき、人工知能を用いた新ソリューションを個別に実現しました。必要な仕様は顧客との協力のもと事前に開発されました。これには、誤検知を防ぐリジェクト管理など、複数の検査段階が含まれます。導入は2段階で行われました：

第1段階：AIモデルのトレーニング

まず、インテリジェントな「APREX Track AI」ソリューションを用いて、特定の「SOLOCAPアプリケーション」をトレーニングしました。このソフトウェアには、異なるレベルで動作する様々な物体検出器、分類器、標準手法が含まれます。これらを適切にネットワーク化することで、顧客に合わせた望ましい結果を導き出します。4つの制御レベルと複数のテストポイントにより、99.99%以上の信頼性を保証します。

第2段階：生産ラインへの実装

次に、このアプリケーションを初回組立工程の直後にAPREX Track C&Mで生産ラインに実装しました。後者は産業分野における多様な画像処理要件のために特別に開発されたものです。これには、生産ラインの制御・保護から、生産環境における欠陥の測定・識別・分類までが含まれます。

このソフトウェアスイートは、時間のかかる開発プロセスなしで、迅速かつ効率的に目的の結果を提供します。AI手法の短期間トレーニング後、完全なシステムが顧客で使用可能になります。

SOLOCAPの場合、IDS UI-3280CP-C-HQ産業用カメラ、強力なリング照明、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）を組み合わせ、すべての検査プロセスを包括的に制御します。同時に、すべてのワークフローをリアルタイムで記録し、完全なトレーサビリティを確保します。この用途にはカメラ1台で十分ですが、APREX TRACK C&Mは最大5台のカメラを処理できます。

APREX Solutionsの創設者Romain Baude氏は次のように述べています：「このプロジェクトの難しさは、検出対象の欠陥が非常に微細であることと、色の多様性にありました。私たちのソフトウェアスイートにより、この複雑さにもかかわらず、画像処理アプリケーションを迅速に構築することができました。」

カメラからの画像が評価の基盤となります。生産ライン上の各キャップを高速で直接撮像し、最小限のディテールまでソフトウェアに可視化します。

重要なコンポーネント：カメラ

システムに統合されたUI-3280CP-C-HQ産業用カメラは、Sony製5MP IMX264 CMOSセンサーを搭載し、感度、ダイナミックレンジ、色再現性において新たな基準を打ち立てています。

このUSB 3産業用カメラは、最大36fpsのフレームレートで、非常に低ノイズの優れた画質を提供します。CPは「Compact Power（コンパクト・パワー）」を意味します。あらゆる産業用途に対応するこの小型パワーハウスは、高速、高信頼性、低CPU負荷で420MB/秒の高データレートを実現します。ユーザーは、Sony、CMOSIS、e2v、ON Semiconductorなどのメーカーから、幅広い解像度の最新CMOSセンサーを選択できます。

わずか29×29×29mmの革新的で特許取得済みのハウジング設計により、オートメーション、自動車、医療技術・ライフサイエンス、農業、物流、交通・輸送などの分野でのタスクに適しています。ねじ込み式ケーブルが確実な電気接続を保証し、IDS特有のプラグ&プレイ原則により、カメラはシステムによって自動認識され、即座に使用可能になります。

Baude氏は次のようにコメントしています：「UI-3280CP-C-HQの優れた色再現性と5MPの高解像度が、カメラ選定の決め手となりました。同時に、このモデルにより、私たちのシステムへの迅速かつ簡単な統合が可能になりました。」

展望

SOLOCAPの技術・産業責任者Anthony Vastel氏は、新検査システムに大きな可能性を見出しています。

同氏は次のように述べています：「APREXのAIベースのアプローチにより、100%ビジョンベースの品質管理への新たな扉が開かれました。製品安全性の要件、特に誤検知時のリジェクト管理要件が迅速に満たされました。SOLOCAPでのシステム効率をさらに高め、他の生産ラインへ展開することで、さらに一歩前進できると確信しています。」

AIは品質保証だけでなく、画像処理技術を用いる他のすべての業界に、これまで想像もつかなかった新たな応用分野を提供します。クラシックなルールベースの画像処理が限界に達するタスクを解決可能にし、比較的少ない労力で、迅速かつ創造的、効率的に高品質な結果を達成できます。

APREX SolutionsとIDSはこのことを認識し、インテリジェントな製品で顧客がこの新しい世界に参入しやすくするソリューションを提供しています。画像処理とAI――成長軌道に乗った真のドリームチームです。