オブジェクト空間マシンビジョンシステムとは

オブジェクト空間マシンビジョンシステムは、特殊な画像処理技術を用いて、現実世界の物体を正確な空間関係で捉えます。このシステムは、画像上の距離とサイズが現実世界のものと一致するように画像をマッピングすることで、正確な測定を可能にします。

• 製造業者は、物体検出、欠陥識別、バーコード読み取りなどのタスクにオブジェクト空間マシンビジョンシステムを使用します。
• これらのシステムは、車両や人の追跡、在庫管理のサポート、自動化された環境での迅速かつ信頼性の高い意思決定に役立ちます。

主要なポイント（要点）

• オブジェクト空間マシンビジョンシステムは、現実世界のサイズと距離に一致する画像をキャプチャし、正確な測定を可能にします。
• テレセントリックレンズは画像サイズを一定に保ち、歪みや視差エラーを除去して正確で再現性のある結果をもたらします。
• これらのシステムは、欠陥を検出し、ロボットを誘導し、高精度で品質管理を高速化することで、工場の自動化を改善します。
• 彼らはサポートします 3Dビジョンとロボット工学機械が詳細なモデルを構築し、リアルタイムのフィードバックによって複雑なタスクを実行できるように支援します。
• 定期的な校正と安定した照明 測定精度とシステムパフォーマンスを維持するために不可欠です。

基本原則

現実世界の空間マッピング

物体空間マシンビジョンシステムは、現実世界とデジタル画像を直接結び付けます。これらのシステムは特殊なレンズとカメラを用いて物体を捉え、画像上の物体のサイズと位置が実際のサイズと位置と一致するようにします。このシステムにより、画像上のすべての点が現実世界の実際の点を表すことが保証されます。このマッピングにより、ユーザーは距離とサイズを高精度に測定できます。

カメラ内部のセンサーが物体からの光を集めます。センサーは画像を記録し、測定値が現実世界に忠実であることを確認します。エンジニアは部品のサイズや形状を確認する際に、これらのシステムを頻繁に使用します。視野角とは、センサーが一度に捉えられる範囲を表します。視野角が広いほど、システムは物体をより広く見ることができますが、それでも測定値の精度は維持されなければなりません。

オブジェクト空間解像度

物体空間解像度は、システムが現実世界の細部をどれだけ正確に捉えられるかを示します。これは、システムが他の特徴と区別できる最小の特徴を示します。物体空間解像度の主な要因はシステムの解像度、つまりシステムが識別できる最小の光学的特徴です。これは、センサーのピクセル数、レンズの倍率、そして光学系の品質に依存します。

物体空間分解能が高いということは、システムが微細な欠陥を検出したり、小さな部品を測定できることを意味します。ピクセル数が多いほど細部まで測定できるため、センサーは重要な役割を果たします。エンジニアは再現性と精度も重視しますが、物体空間分解能はシステムが細部をどれだけ鮮明に捉えているかに重点を置いています。そのため、精密な測定結果を求める人にとって、物体空間分解能は重要な指標となります。 マシンビジョンシステム.

オブジェクト空間マシンビジョンシステムの機能

一貫した拡大

オブジェクト空間 マシンビジョンシステム 物体空間テレセントリックレンズを使用することで、倍率を一定に保ちます。つまり、物体がレンズに近づいたり遠ざかったりしても、像の大きさは変わりません。このシステムは、主光線が光軸と平行になるようにすることでこれを実現しています。この設計により、遠近法による歪みが除去され、像の大きさが一定に保たれます。以下の表は、その仕組みを示しています。

この機能は高精度測定に重要です。エンジニアは、物体が視野内のどこにあっても、システムが同じ結果を出すことを信頼できます。

視差補正

視差エラーは、物体の像がレンズに対する位置によってずれることで発生します。物体空間テレセントリックレンズは、この問題を補正します。レンズ設計により、物体が完全に中心に配置されていなくても、物体の像が移動したりサイズが変化したりすることはありません。この補正は、寸法測定など、わずかな誤差でも大きな問題を引き起こす可能性のある作業には不可欠です。このシステムは、物体のあらゆる部分に焦点を合わせ、適切なスケールを維持します。そのため、物体空間マシンビジョンシステムは、品質管理や検査作業に最適です。

ヒント： オブジェクト空間テレセントリックレンズを使用すると、特に許容誤差が厳しい部品を測定するときに、視差によって生じる間違いを回避するのに役立ちます。

測定精度

測定精度 物体空間マシンビジョンシステムにおいて、最も重要な機能の一つは、高精度なキャリブレーションと高い物体空間分解能です。信頼性の高い結果を得るには、システムの精密なキャリブレーションと高い物体空間分解能が不可欠です。産業現場では、測定対象部品の公差の0.005倍以上の精度が求められることがよくあります。例えば、部品の公差が0.0005インチの場合、システムはXNUMXインチ以上の精度で測定する必要があります。この精度は、センサーのピクセル数と物体空間テレセントリックレンズによって実現されます。

• 2D ビジョン システムは平面の物体に適しており、高い精度を実現します。
• 2.5D システムは、高さと方向を中程度の精度で測定します。
• 3D ビジョン システムは、複雑な形状や空間測定に最高の精度を提供します。

主倍率（PMAG）も測定精度に影響します。倍率が高いほど物体空間の解像度が向上し、システムはより小さな細部まで見ることができます。ただし、視野は狭くなるため、一度に測定できるのは小さな部品だけです。倍率が低いほど広い範囲をカバーできますが、微細な細部を見逃す可能性があります。エンジニアは、各アプリケーションのニーズに合わせて倍率と視野のバランスをとる必要があります。適切なキャリブレーションを行うことで、ピクセル換算値、つまりピクセルと実世界の単位の関係が正確になります。この綿密な設定により、物体空間マシンビジョンシステムは、品質管理や検査などのタスクにおいて、正確で再現性の高い結果を提供できます。

注意： 温度変化や照明条件は測定精度に影響を与える可能性があります。定期的な校正と安定した環境がシステムのパフォーマンス維持に役立ちます。

物体空間テレセントリックレンズ

テレセントリックレンズの仕組み

An 物体空間テレセントリックレンズ 物体がレンズに近づいたり遠ざかったりしても、画像内の物体のサイズを一定に保つための特殊な設計を採用しています。物体側の主光線は光軸と平行に保たれます。つまり、レンズは物体に垂直な光線のみを受け入れます。その結果、通常のレンズでよく発生する遠近感の誤差を排除できます。物体空間テレセントリックレンズは2次元から2次元へのマッピングを作成するため、物体のサイズと形状は距離によって変化しません。

• レンズは倍率を一定に保ちます。これは正確な測定に重要です。
• 歪みを非常に低いレベル（多くの場合 0.1% 未満）まで低減します。
• レンズ設計により、視野全体にわたって高解像度が得られます。
• レンズが広い被写界深度と均一な照明を提供するため、センサーは鮮明な画像を撮影します。

一部の物体空間テレセントリックレンズは、補償光学や統合照明といった高度な機能を採用しています。これらの機能は画質の向上に役立ち、様々な用途においてシステムの信頼性を高めます。

測定のメリット

物体空間テレセントリックレンズは、次のようないくつかの重要な利点を提供します。 測定タスク マシンビジョンにおいて、このレンズは遠近法による誤差を排除し、被写界深度内のどこにあっても物体の大きさを一定に保ちます。この特性により、このレンズは精密検査や計測に最適です。また、高い測定再現性と精度も備えています。例えば、一部のシステムでは、広い測定範囲において3.5マイクロメートルを超える精度で測定が可能です。

エンジニアは、半導体検査や印刷品質管理など、高精度が求められる用途で物体空間テレセントリックレンズを使用しています。このレンズ設計は、高度な計測技術や3Dイメージング技術との統合も可能にしています。一部の新型レンズには、ズーム機能やマルチスペクトルイメージング機能などが搭載されており、より複雑な測定タスクに役立ちます。センサーはレンズと連携して詳細な画像を取得し、信頼性と再現性の高い結果を実現します。

ヒント: オブジェクト空間テレセントリック レンズを選択すると、オブジェクトが移動したり照明が変化したりしても、測定値の精度が維持されます。

アプリケーション

産業自動化

物体空間マシンビジョンシステムは、現代の工場において重要な役割を果たしています。これらのシステムは、製品の品質管理、ロボットの誘導、生産ラインの円滑な稼働維持に役立ちます。多くの作業において、これらのシステムが活用されています。

• 生産品質管理など 欠陥検出 製品が仕様を満たしているかどうかを確認する
• 摩耗を監視し、異常なパターンを発見することによる予測メンテナンス
• 部品の位置決め、組み立て、溶接、材料処理のためのロボットガイダンス
• コンポーネントの分類と分類
• 部品を迅速かつ正確に数える
• 在庫と物流のためのバーコードスキャン
• 荷物の検査とパレットの追跡
• 安全監視（保護具のチェックやアクセス制御など）

これらのシステムは反復作業を自動化し、人為的ミスを削減します。製品を高速に検査し、多くの場合99.5%以上の精度を達成します。機械は人間よりも速く動作し、疲労もないため、工場はコストと時間を節約できます。以下の表は、これらのシステムが生産効率をどのように向上させるかを示しています。

オブジェクト空間マシンビジョンシステムは、工場がより良い製品をより速く、より少ない無駄で製造するのに役立ちます。

3Dビジョンとロボティクス

ロボットは物体空間マシンビジョンシステムを用いて周囲の環境を認識し理解します。これらのシステムは、小さな部品のピックアップや製品の組み立てなど、高い精度が求められる作業をロボットが行うのに役立ちます。ビジョン誘導型ロボットは、 3Dビジョン リアルタイムで製品を検査し、欠陥を検出し、品質を確保します。また、組み立て時には寸法を測定し、部品の位置合わせも行います。

物体空間マシンビジョンシステムは、様々な3Dビジョン技術を採用しています。パルス光と特殊カメラを用いて距離と強度の両方のデータを取得するものもあれば、ステレオカメラやレーザーを用いて深度をマッピングするものもあります。これらの手法により、ロボットは詳細な3Dモデルを構築し、正確な寸法測定を行うことができます。リアルタイムフィードバックにより、ロボットは動作を調整し、速度を向上させ、ミスを減らすことができます。

• 3D ビジョン システムは、検査や表面欠陥の検出のための詳細なモデルを作成します。
• ロボットは部品を分類し、エラーを検出し、生産速度を向上させることができます。
• AI 統合により、欠陥検出の精度と適応性が向上します。

宇宙探査

宇宙ミッションには、航行、検査、研究のための高精度ツールが必要です。物体空間マシンビジョンシステムは、宇宙船や探査機による距離測定、地表のマッピング、危険物の検知に役立ちます。これらのシステムは、着陸、サンプル採取、機器のメンテナンスに不可欠な、地形や物体の正確な3Dモデルを提供します。

エンジニアはこれらのシステムを用いて、ロボットアームの誘導、宇宙船の部品の検査、機器の健全性監視を行っています。非接触で寸法測定を行うことで、繊細な機器の損傷を防ぎます。また、マシンビジョンは自律的な意思決定をサポートし、宇宙ロボットが新たな状況に迅速に対応することを可能にします。

宇宙では、オブジェクト空間マシンビジョンシステムが、あらゆるミッションに正確なデータを提供することで、安全で信頼性が高く、効率的な探査を可能にします。

標準システムとの比較

倍率の違い

物体空間マシンビジョンシステムと 標準ビジョンシステム 倍率の扱い方は実に様々です。物体空間光学系のテレセントリックレンズは、物体がレンズに近づいたり遠ざかったりしても、倍率を一定に保ちます。この安定性は、正確な測定が求められる作業において重要です。

• テレセントリックレンズは、設定された被写体距離の範囲内で一定の倍率を維持します。これにより、奥行きによる変化が排除されます。
• 通常のレンズは、被写体までの距離が変化すると倍率が変化します。これにより視差が生じ、測定誤差が生じます。
• テレセントリックレンズは、優れた倍率安定性を提供します。これは高精度測定と計測に不可欠です。
• 標準レンズは、倍率の不安定さ、歪み、視差の影響など、様々な問題を抱えることが多く、正確なサイズ測定には適していません。
• テレセントリックレンズは、標準レンズとは異なり、視差を補正し、倍率を一定に保ちます。

エンジニアは、信頼性と再現性の高い結果を求める際にテレセントリックレンズを選択します。標準レンズは一般的な画像処理には適していますが、物体空間システムの精度には匹敵しません。

視差と精度

視差は測定において大きな問題を引き起こす可能性があります。標準的なマシンビジョンレンズは、物体との距離に応じて倍率が変化するため、視差が生じることがよくあります。そのため、近くの物体は大きく見え、遠くの物体は小さく見えます。物体空間テレセントリックレンズは、この問題を設計的に解決します。主光線を光軸と平行に保つため、一定の範囲内で倍率は一定に保たれます。

物体空間マシンビジョンシステムも、コストと柔軟性の点で異なります。特殊なカメラとレンズを使用するため、初期費用は高くなりますが、メンテナンス費用は低く、ソフトウェアもシンプルです。一方、標準的なシステムは汎用的なハードウェアと複雑なソフトウェアを使用するため、初期費用と運用コストの両方が増加する可能性があります。しかし、標準的なシステムは新しいタスクへの適応が容易です。

ヒント：高精度で安定した測定が求められるタスクには、物体空間マシンビジョンシステムが最適な結果をもたらします。柔軟性と低コストが最も重要な場合は、標準システムの方が適しています。

物体空間マシンビジョンシステムは、計測と自動化において比類のない精度と速度を実現します。ロボットが微細な欠陥を検出し、ミクロンレベルで計測を行い、新しいタスクに迅速に適応するのに役立ちます。

• 人為的ミスを減らし、過酷な環境における安全性を向上させます。
• リアルタイムのデータ処理により生産効率が向上し、コストが削減されます。
• 非接触測定により繊細な部品が保護され、再現性のある結果が得られます。

高精度が求められる業界では、信頼性の高い検査、品質管理、そして高度な画像処理のために、これらのシステムを活用しています。一貫性、客観性、そして迅速な測定を求める企業は、次回のプロジェクトに物体空間マシンビジョンの導入をご検討ください。

よくあるご質問

オブジェクト空間マシンビジョンシステムは、通常のビジョンシステムと何が違うのでしょうか?

オブジェクト空間マシンビジョンシステムの使用 テレセントリックレンズ 画像のサイズと形状を一定に保つためです。通常のシステムでは、物体が移動するとサイズが変化することがよくあります。この差により、エンジニアはより正確な測定を行うことができます。

エンジニアが測定タスクにテレセントリック レンズを選択するのはなぜでしょうか?

テレセントリックレンズは、遠近法の誤差を排除します。対象物が動いても、倍率を一定に保ちます。この機能により、エンジニアは高い精度と再現性で部品を測定することができます。

オブジェクト空間マシンビジョンシステムは 3D アプリケーションで動作しますか?

はい、これらのシステムは3Dビジョンをサポートしています。ロボットや機械が詳細なモデルを構築したり、奥行きを測定したり、複雑な形状を検査したりするのに役立ちます。この機能により、自動化と品質管理が向上します。

これらのシステムでは、照明は測定精度にどのような影響を与えますか?

照明の変化により影やグレアが生じることがあります。これらの影響により、 測定精度エンジニアは、安定した均一な照明を使用し、場合によっては特殊なレンズ機能を使用して、結果の信頼性を維持します。

も参照してください

自動車におけるマシンビジョンの役割を理解する

照明がマシンビジョンシステムをどのように強化するかを探る

効果的な品質保証プロセスのためのマシンビジョンシステム

マシンビジョンにおける画像処理の包括的ガイド

今日のマシンビジョン技術におけるカメラの機能