232画像技術とスマート工場

　生産工程の中で自動化のハードルが高いとされるのが製品の外観検査だ。～中略～外観検査は熟練技術者の目に頼ることも多く、アナログ的な要素が大きい。～中略～その外観検査も、技術の進展で自動化の可能性が急速に広がりつつある。大きな要因の一つはAIの活用だ。～中略～急速なディープラーニング技術の進展により、AIに人の目視検査での合否判定基準を学習させ、さらにAIが検査を通じて自ら判断の精度を高めていくことが可能になった。～中略～スマート工場の実現に寄与する画像技術は他にもある。

　１）機器が置かれた現場の画像を断続的に取得し、機器の動作履歴と連動する形で管理することで、トラブル発生時の原因分析に役立てるやり方はその一つだ。どのような操作をどういう時に行ったかは、現場の担当者に記憶に頼らざるを得ないが、画像で残っていればトラブルに至った状況を正確に再現できる。

　２）ロボットによる定型作業にも、画像技術は効率化に必要なものになっている。たとえば部品を取り付けるためにロボットのハンドでつかむ場合、パーツフィーダなどを使って部品を整列して供給しなければならないが、部品ごとに最適なパーツフィーダを容易する必要がある。しかし画像技術の進呈により、バラ積み状態の眉宇品をカメラで捉えて、その画像から部品の把持位置を認識できるようになった。それによりパーツフィーダなしでも一連の作業がロボットで自動化しやすくなった。

　３）また、既存の機器類をカメラで写してデジタル化する方法も、画像技術の進展により可能になったものだ。スマート工場の必要条件の一つが生産現場のデジタル化だが、アナログのメーターを一斉にIoTに対応したデジタルのものに置き換えるのは難しい。アナログのメーターはそのままで、それを撮影した画像から数値を読み取る方法は、IoT活用の近道として認識されるようになってきた。

　日経ものづくり　2020年11月　より　(ナンバーリングは後付け)

　スマート工場の推進には自動化、ロボット、IoT、AIなどのツールが欠かせませんが、中でも画像技術は最も重要な技術の一つであると思います。先述の１）～３）について具体的に経験した事例を下記に記載します。

　１）SMTの後工程において、チップが実装されたプリント基板に絶縁シールを貼り付けるロボットシステムを開発したことがあります。そのシステムには、シールを貼り付ける位置を認識するカメラと、ロボットが把持したシールの位置、姿勢のズレを認識するカメラが搭載されており、ズレをキャンセルしながら貼り付けるシステムです。貼り付け後のシールが規定の位置かどうかも確認します。貼り付け位置エラーが発生すると、マニュアルで修正しますが、3回連続でエラーが発生すると、システムまた機構の故障と判断してアラームを上げます。AIを使うことで、エラー前の画像情報から故障の兆候が読み取れたかもしれません。

　２）以前、ハードディスクの自動組立ラインを開発しました。この自動組立ラインは、工程間のワークの移動、各工程の作業を自動で行います。人は各工程の部品の供給を行います。オフラインでの段取りとして供給部品のトレイへのセットがあります。たとえば、ネジは事前にネジトレイに振込んでおきます。また、ケーブルと一体になったヘッドユニットは専用トレイにロボットが把持しやすい様にケーブルフォーミングしてセットしておきます。

　1台のロボットが、ライン内でカメラを使って、部品のビンピッキングしながら組立作業することは、効率、品質の面でも得策ではないと思います。組み立てとは別のロボットを使用してオフラインでバラ積み部品のキッティングすることで、大きな効果が期待できると思います。

　3) プリント基板を製造している工場を対象に、データを活用した品質改善のフィージビリティースタディーを実施したことがあります。工場内には何百何千に上るアナログメーターが存在し毎日毎時、作業者がそれを読み取り、そのデータに基づいて設備のチューニング、材料・薬品の投入が行われます。すなわち、品質管理に必要な物理情報をセンシングした結果がアナログメーターに表示されています。AMR(Analog Meter Recognizer)はこのメーターを読み取りデジタルデータに変換し、統一データ形式で出力します。どこのメーカーのどの種類のメーターであっても同様に取り扱うことができることも、重要な特徴の1つです。

　AMRを使うことで旧設備の多い工場において、設備を停めることなく、メーターのメーカーや種類に依存しないため、ゲートウェイを用いることなくシステム化することができると思います。ただ、AMRはカメラで撮像しなければならないので、工場の環境(照明の変化や振動などによるノイズ成分)に対して工夫する必要があります。

　参考資料

https://www.fujitsu.com/jp/group/kyushu/imagesgig5/amr-edge-v1.pdf

https://www.fujitsu.com/jp/group/kyushu/imagesgig5/introduction-amr-edge-v1.pdf