画像処理を使いこなそう★

202009 Top

お世話になっております。 日本エレクトロセンサリデバイス株式会社 営業企画室 竹迫です。
今回のお題は・・・

画像処理を使いこなそう☆
パターンマッチングでほしい形を楽々発見!
残暑厳しい季節となりました。
東京は8月ずっと暑かったものの、9月に入ってから急に涼しい日が続き、あれ?今年もう夏終わり?という 肩透かし的な日が続いております。
毎年、もう涼しくなるか!と思ったら暑いというだまし討ちを食らっているので、今年は気を抜かないぞ!と 一人で戦いを挑んでいる気分です。今年こそは騙されませんよ!笑

さて、今月のお題はパターンマッチングです。
同じ形のものをパパッと見つけてくれるよ!ってことなんですが、イメージしているようにうまくいかないこともあるものでして・・・。
そのあたりの原因、早速解説していきますので、お付き合いください♪

目次

パターンマッチングとは

パターンマッチングとは、マスターデータと同じ形のものを抽出する画像処理手法です。
使用する画像処理ソフトウェアにより、手法に若干違いがあるものの、目的は同じで「類似部分を検出する」ことです。
202009 マスターパターン
202009 検査
ちなみにTechViewで組み立てた、上記のパターンマッチング検出フローはこんな感じです。
202009 グラフ
TechViewは基本的に、Matrox Imaging Library(以下MIL)というMatrox社の画像処理ライブラリ上に プログラムを構築するソフトウェアです。上で使用しているパターンマッチングもMILのものです。
手法としては、輝度値の類似した空間分布を探す昔ながらのやり方なので、いくつか弱点があります。
 ① 大きさが違うと検出できない:拡大・縮小した画像には対応できません
 ② 画像が途切れていると検出できない:一部分欠損していたりすると対応できません
 ③ 不均一に照明があたっていると検出できない:形状を認識しているのではなく輝度の類似性で認識しているので、照明のあたり方が均一でないと対応できません

MILのジオメトリックモデルファインダーとは

じゃあ別の方法でやってみよう!ということで、MILではジオメトリックモデルファインダーというもう一つのパターンマッチングのコマンドが用意されております。
その分ライセンス価格がお高くなりますが、それにふさわしい価値はあるんじゃないでしょうか!
こちらは形状が似ているものを探すという手法なので、人の目で見たときの検出により近いイメージですね。
マスターパターンのエッジを抽出し、撮像画像内で同じエッジパターンになるものを検出します。
202009 GF マスターパターン
先に説明した輝度の類似性から検出する パターンマッチング手法とは違って、
  ①拡大・縮小
  ②一部欠損
  ③不均一照明
などの画像でも検出が可能です。他にも形状でのマスターパターン指定 (丸や楕円など)、CADファイルでの指定もできるので、とっても便利ですね。
202009 GF 検査画面
これはMILでの機能なので、お使いの画像処理ソフトが違うとまた特徴が変わってくると思いますが、 各社パターンマッチングの手法別コマンドを用意していることが多いので、一度確認してみてください。
今まであきらめていたことが案外簡単に実現できてしまうかもしれません!

ロボットのお手伝いも楽々♪

現場ではどのように使われているのかな?ということで、ここからはNEDのお客様でジオメトリックモデルファインダーを使用されている事例をご紹介。
2つありますが、ジオメトリックモデルファインダーならではの活用方法です。

【事例1:ロボットアームの軸制御】

202009 事例1
ジオメトリックモデルファインダーに限らず、パターンマッチングでは撮像したものの位置座標を取得することができますが、 ロボットにその情報を転送し、端子差込を行ったり、位置調整を行ったり、といった活用方法があります。
別にパターンマッチングでもいいのでは?と思われそうなのですが、ここからがいかにも現場ならでは!
パターンマッチングで上記活用を行うためには、マスターデータと寸分たがわず同じ画像を撮像する必要があります。
輝度値の類似性を検出する処理なので、照明のあたり方が若干違うだけで別の物扱いになってしまうためです。
実際に製造ラインで流れてくるものを、寸分たがわず同じ場所同じ確度で撮像するのは至難の業です。
ジオメトリックモデルファインダーだと物体のエッジから判断するので、多少照明ムラがあっても、一部欠損品が流れてきても、 同じものと判別でき、エラーとなってラインが止まってしまうなんてことはありません。
実際の工程に即した検査システムに使えるパターンマッチングのコマンドといえますね!

【事例2:色違いの同製品検査】

202009 事例2
同じ形の製品に同じ形の部品をくっついているかチェックしたい!
でも色違いでパターンがたくさんあるから、パターンマッチングだとたくさんマスターデータが必要だし、 それぞれ違う検査パターンになってしまう・・・消費財の検査などはそういったものが多いですよね。
そんなときもジオメトリックモデルファインダーで対応すると、マスターデータも検査パターンも1つですみます。
色違い、模様違い、でも形は同じで、1パターンの検査をしたい!
そんな時にはジオメトリックモデルファインダー、活用してみてください♪

展示会でお披露目★新製品のご案内

先日9/9~11に愛知県国際展示場にて行われた、名古屋ものづくりワールド2020。
NEDも計測・検査・センサ展のほうに出展させていただきました!
もともと4月に予定していた展示会だったので、約5カ月の延期となってしまい・・・テンションダダ下がり・・・だったのですが、 せっかくなので展示物をパワーアップ☆ということで、当初展示を予定していなかった新製品、 ボール検査装置を追加して展示会に臨みました。コロナ禍はかなりつらいですが、NED、タダでは起きません!笑
202009 展示会A
装置の写真を載せてもいいのですが、写真で見るとただの箱にしか見えないので(笑)
検査に使う画面のサンプルを大公開☆
この装置のポイントは
 ① 球をムラなく回転させるオリジナル機構(ここの詳細は企業秘密・・・)
 ② ラインスキャンカメラで球体表面全体を二次元画像にする
 ③ TechViewを使用して画像処理システムをお客様自身で楽々カスタマイズ♪
の三点です。
ラインスキャンカメラはNED標準のものをお選びいただくことができますし、 TechViewのカスタマイズもプログラミングなしでできる、完全お客様色に染まる検査機です。
使い勝手の良いように画面構成も組んでいただけます。
こういう装置は作れないの?といったご相談にも応じますので、苦労されている検査があればぜひNEDまでご連絡ください♪
NED 営業小ネタ
9/9~11に開催された名古屋ものづくりワールド。
もともとは4月開催予定だったのですが、コロナ禍により延期され、先日無事終了しました。
NEDも開催延期期間中に完成した新しい検査装置を投入し、パワーアップして臨みました!
新検査装置についてお知りになりたい方は、ぜひ記事を読んでくださいね。

さて、そんな展示会でのヒトコマ。
とある社員が遅刻!なかなかブースにやってこない!どうしたの?と電話したところ、
「検温にひっかかって・・・入口から先に進めません・・・」
体温、体調共に問題なかったらしいのですが、一回引っかかってしまったため、念には念を入れて検査され、 7回も測ってやっと通していただけたそうです。
うちの社員も災難だったね・・・という感じですが、入り口をガードしている展示会スタッフの人も大変ですね。
アルコール消毒の設置数や、フェイスシールドをつけている方の数も半端なかったとのこと。
そして、そんな中でも!愛知県の企業の方がたくさん来てくださいました!!
わざわざNEDの営業に電話をくださり、「人来てる?来場者少ないなら会場行ってもいいけど~」
とおっしゃってくださる優しいお客様も・・・☆本当にありがとうございます。

人の温かさを感じる三日間でしたね。
徐々にイベントへの規制も緩まりつつある今日この頃ですが、この調子で来年の今頃には、 そんなこともあったね~と、例年通りの展示会にまた出展できることを願っております。