IDS、人工知能によるカメラベースのキャップ制御

飲料水およびボトル業界は、価格面での強い圧力と高品質の要求という、多数の業界が従来から抱えるジレンマに悩んでいた。フランスのプラスチック製キャップメーカの品質部門も、こうした事態に陥っていた。

40 種類のカラーと色調を備えたプラスチック製キャップのひび割れや微小な亀裂を、高速で運転される生産ライン上で確実に検出するという課題に取り組まなければならない。

フランス・ナンシーにある APREX Solutions は、画像処理技術と人工知能の支援により、この目標の達成に成功した。ベースとなる画像は IDS Imaging Development Systems GmbH の USB 3 カメラから提供されている。

SOLOCAP は 1880 年から風味調整剤を製造している La Maison Mélan Moutet の子会社で、Contrexéville にある製造拠点で食品分野向けのプラスチック製キャップを製造している。

中でも、スクリューキャップはあらゆる種類のガラスまたは PET ボトルに適した最高品質を誇る。ボトルカラー周囲に締め付け可能なラメラリングを配置し、すばやく簡単に、しっかり確実に密閉できる。

しかし、ひび、裂け目、ねじれがないか、生産時にスレートを慎重かつ確実にチェックしなければならない。確実に密閉できることを保証するには、この方法しかない。

APREX 検査システムは、高速で運転される生産ラインでプラスチック製キャップの欠陥をチェック

以前の検査システムでは、こうした高い要求を満たせなかった。APREX Solutions では、インハウスのソフトウェアアルゴリズムに基づく人工知能による新しいソリューションを独自に実現した。顧客との協力により、必要な仕様を事前に開発した。

これには複数の検査ステージも含まれており、誤判定を防ぐための拒否制御もこの中にあった。この作業は 2 段階で開始された。

まず、インテリジェントな APREX Track AI ソリューションを使って、指定した「SOLOCAP アプリケーション」をトレーニングした。ソフトウェアにはさまざまな物体検出器、分類器、各レベルで動作する標準メソッドが含まれている。

これらが適切に組み合わされて、顧客に合わせた結果を出力します。複数のテストポイントを持つ 4 つの制御レベルで、99.99% を超える信頼度を保証する。

2 番目のステップでは、APREX Track C&M での最初のアセンブリ実行の直後に、このアプリケーションを生産ラインに実装する。APREX Track C&M は産業セクターでの多様な画像処理要件専用に開発されている。具体的には、生産ラインの制御と保護から測定、生産環境での欠陥の識別および分類が含まれている。

ソフトウェアスイートからは、目的の結果がすばやく効率的に得られ、時間がかかる開発プロセスは不要である。AI メソッドを短期間トレーニングした後、システム全体を顧客側で使用できるようになる。

SOLOCAP の場合は、IDS UI-3280CP-C-HQ 産業用カメラ、強力なリング照明、プログラム可能ロジックコントローラー (PLC) を組み合わせて、すべての検査で包括的な制御を実現する。

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実現する。これに必要となるカメラは 1 台だけであるが、それでもAPREX TRACK C&M は最大 5 台のカメラを処理できる。

「このプロジェクトの難しさは主に、見つけようとしている欠陥は非常に微細であり、カラーも多岐にわたっていることにあります。このソフトウェアスイートにより、画像処理アプリケーションをすばやくセットアップできました。複雑であったにもかかわらずです」と、APREX Solutions の創立者である Romain Baude 氏は説明する。

カメラからの画像は評価の基準となります。生産ライン上のキャップそれぞれを高速で直接撮影し、どれほど微小な細部でもソフトウェアで視覚化できるようする。

40 種類のカラーと色調を確実に検出

欠かせない要素: カメラ

UI-3280CP-C-HQ 産業用カメラを Sony 製 5 MP IMX264 CMOS センサ搭載のシステムに統合したことで、光感度、ダイナミックレンジ、色再現において新たな基準が打ち立てられた。

USB 3 産業用カメラは、最大 36 fps のフレームレートで、他にはない低ノイズパフォーマンスを発揮し、非常に高い画質を実現する。CP は「コンパクトパワー」を示している。

その理由は、小型でありながら強力で、あらゆる種類の産業用途向けに高速かつ確実に動作し、低 CPU 負荷で 420 MByte/s の高データレートを発揮するからである。Sony、CMOSIS、e2v、ON Semiconductor などのメーカによる、さまざまな解像度の多数の先進的な CMOS センサから選択できる。

わずか 29 x 29 x 29 mm の画期的な特許取得済みハウジング設計で、オートメーション、自動車、医療技術およびライフサイエンス、農業、物流、さらには交通および運輸などの分野におけるタスクに最適である。

ねじ止め式ケーブルなので電気的接続は確実です。IDS 固有のプラグアンドプレイの原則により、カメラはシステムから自動認識され、すぐに使用できます。Romain Baude 氏は次のように受け合っている。

UI-3280CP-C-HQ の卓越した色再現と 5 MP という高高解像度は、カメラを選ぶ際の決定打となりました。さらに、このモデルは当社のシステムにすばやく容易に統合できました。
— APREX Solutions 創立者、Romain Baude 氏 —

今後の予定

SOLOCAP のテクノロジーおよび産業統括責任者 Anthony Vastel 氏は、新しい検査システムには可能性が豊富にあると見ている。

「APREX の AI ベースのアプローチにより、完全なビジョンベースの品質管理に新たな道が開けました。当社の要件には、製品の安全性に加えて、特に誤判定があった場合の拒否制御もありましたが、すぐに対応できました。さらにもう一歩前進して、SOLOCAP でシステムの効率性を向上させ、他の生産ラインにも導入を進められると確信しています」

AI は品質保証を実現するが、画像処理技術が使用されるその他のすべての産業でも、これまで夢でしかなかった新たな用途が可能になり、従来のルールベースの画像処理では限界に達しているタスクを、解決できるようになる。このため、比較的少ない労力で、高品質の結果をすばやく効率的に、独創的な方法で得られる。

APREX Solutions と IDS はこの点を認識し、インテリジェントな製品を備えたソリューションを提供し、この新しい世界にお客様が足を踏み入れやすくしている。画像処理と AI の組み合わせはまさにドリームチームであり、さらに成長を続けていく。