産業IoTでピッキングプロセスを革新する

Market Research Engineによると、産業用Internet of Things（IIoT）市場は今後5年間で8%以上の複合年間成長率で成長すると予測されています。

したがって、IIoTは世界中の工場に新たなレベルの生産性と効率をもたらすネクストフロンティアと見なせます。スマートファクトリーの鍵となる要素であり、競争優位を求めるすべての企業にとって必要不可欠です。

もちろん、IIoTは単独で存在するものではありません──ロボティクス、人工知能（AI）、マシンビジョン、クラウドコンピューティングシステム、データ分析システムなど、最先端技術の相互作用に依存しています。本記事では、マシンビジョンの重要性と、IIoTを形作り、その文脈で自動化可能なアプリケーションを定義する分野の最新進歩に焦点を当てます。

ステップバイステップで紐解いていきましょう。まず、Industrial Internet of Things（IIoT）が実際に何であるかを説明します。

Industrial Internet of Things（IIoT）とは？

Industrial Internet of Thingsとは、製造業の産業アプリケーションにおいて、接続されたスマートデバイスとリアルタイムデータ分析のネットワーク──およびそれら技術の活用──を指します。 予知保全とリモートモニタリングを通じてシームレスな生産とノンストップ最適化を可能にする、最も先進的なオートメーション形態を表します。IIoT技術は、迅速かつ正確なビジネス意思決定を促し、生産性と効率を高め、製品品質を最大化し、作業者安全を向上させ、時間を節約し、リソースの浪費を最小化することでコストを削減します。

IIoTはスマートファクトリーの鍵となる要素であり、第4次産業革命、すなわちIndustry 4.0と密接に結びついています。

では、IIoTにおけるマシンビジョンの役割は？

IIoTにおけるマシンビジョン

産業用マシンビジョン市場は記録的なペースで成長しています。マシンビジョンの進歩は、先進産業アプリケーションと工場オートメーションの主たるドライバーの一つです。特に3Dイメージングは、このニッチで最重要視されています。

IIoTアプリケーションにおける3Dマシンビジョン技術の採用拡大は、そのコストパフォーマンス向上、ソフトウェア・ハードウェア両面からの能力改善、適用アプリケーションの拡大によって推進されています。 これらにはロボット誘導、物体ハンドリング・仕分け、製品検査・品質管理、リアルタイムプロセス制御などが含まれます。

最近まで、3Dマシンビジョンは上記アプリケーション領域を静止シーンに限定していました。これは以下を意味します：

キャリア上で移動する物体は、ロボットによってスキャン・ハンドリングされる前に停止させる必要がありました。同様に、アームに取り付けられた3Dビジョンで誘導されるロボットも、各スキャン取得ごとに停止する必要がありました。これにはシンプルな理由があります。

大規模ワークエリアスキャン用の従来型3Dセンシング技術は、動く物体を高品質でスキャンできません。

最近まで、動く物体スキャンで市場が提供する最も人気のある技術はTime of Flight（ToF）またはアクティブステレオシステムでした。これらの主な利点は速度と長いスキャンレンジです。しかし、重大な制約があります──解像度がしばしばVGA（Video Graphics Array＝モニター上のグラフィック表示解像度標準）で、精度はせいぜい数ミリメートルにとどまります。さらに、エッジの美しいディテールを表示できず、3D画像全体がかなりハイノイズになります。

したがって、高品質が必要なら構造化光センサーが適切かもしれません。あらゆる材質・表面を様々な作業条件でスキャンでき、堅牢なデータと高精度を提供します。しかし、これらにも根本的制約があります──シーンが完全に静止している場合にしか使えません。動く・振動する物体をスキャンできないのです。構造化光システムは光パターンのシーケンスをシーンに投影するため、スキャン対象物が動けば投影パターンが破綻します。結果、ハイノイズ、飛翔アーティファクト、さらには不完全なポイントクラウドになります。

では、どうすれば3Dスキャンで高品質と高速の両方を得られるか？

Photoneoの革新的・ゲームチェンジングな技術は、ToF/アクティブステレオシステムの速度と構造化光システムの品質を市場で唯一組み合わせます。これはParallel Structured Light（並列構造化光）と呼ばれ、90万3Dポイントの高解像度ポイントクラウド、サブミリ精度、低ノイズ、詳細な輪郭、高堅牢性、多様材質でのスキャン完全性、エッジでの高品質を提供します。そして最も重要なことは──これらすべてが「動きの中で」起こり得ることです。

これはIIoTアプリケーションを根本から変革します。

動きでIIoTアプリケーション配列を拡張する

MotionCam-3Dに実装されたParallel Structured Lightは、完全に新しいアプリケーションを可能にし、既存アプリケーションのサイクルタイムとレイテンシを短縮することで、オートメーションを変革します。

ハンドアイロボティクスでは、ロボットがスキャンのために停止する必要がなくなります。技術がランダムな動きや振動中でも高品質3Dデータの連続ストリームを提供するからです。

Parallel Structured Lightは、3D空間での物体操作や製造中の品質評価といった従来型3Dアプリケーションも高速化できます。例えば、移動キャリア上に配置された物体の認識・ピッキングと、特定基準（OK/NGなど）による後続仕分けといったアプリケーションです。

製造プロセス以外にも、この技術は物流、EコマースなどへIIoTの潜在力を拡張します。コンベアベルトやオーバーヘッドコンベア上を通過する荷物の識別と、ロボットをナビゲートしてそれらをピック・仕分け・適切な容器や場所へ投入する用途に使えます。Parallel Structured Lightを人工知能（AI）と組み合わせれば、その潜在力と適用範囲はさらに拡大します。

3DマシンビジョンはIndustrial IoTの鍵となる要素であり、その進歩がIIoT全体を形作る一方で、IIoTも3Dマシンビジョントレンドを形作ります。IIoTが現代工場の標準になるにつれ、接続されたマシンビジョンシステム、AI、その他コア要素の急速な成長が期待されます。この接続ネットワークにより、あらゆる産業現場での製造・物流プロセスを分析・理解・最適化することが可能になります。