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In-Sight ビジョンシステムのパワーに使いやすさとお手頃な価格を兼ね備えたビジョンセンサ

SciTechおよびコグネックス、Original Juice Co.(Golden Circle)において、充てん処理後のボトル製品の総合品質検査を実現


Original Juice Co.社が直面していた課題は、充てん後の製品ボトルにキャップを取り付ける工程で一貫した品質を保つということでした。すべてのボトルキャップを、種類の異なるあらゆる製品ボトルに完全にねじ込んで、曲がらずにまっすぐに取り付けなければいけないだけでなく、タンパーバンド(未開封バンド)が必要なボトルの場合、そのバンドが破損しないようにする必要がありました。そこで同社は最先端のビジョンシステムに注目しました。このシステムによって、高速ラインと充てん設備について、許容できないさまざまな欠陥を検査することができます。さまざまなボトルにおける肩の部分の強度は極めて重要であり、キャップを取り付ける工程、中身を充てんする工程では、上部にかかる大きな圧力とトルク(回転力)に耐えなければなりません。この領域で完全性を損なう可能性のある欠陥はすべて、ビジョンシステムの検査対象となります。また、信頼性の高いアプリケーションを繰り返し実行することだけでなく、ビジョンシステムは1分間当たり300本のボトルを高速で検査するという、Original Juice Co.の高度な生産性要件も満たさなければならなかったのです。

この課題に取り組むため、Original Juice Co.は、コグネックスのインテグレータとしてマシンビジョンで長い歴史を持つ、SciTech Pty Ltd社との共同作業を開始しました。

この共同作業はまず、SciTechのオンサイトにおける試行から始まりました。この結果は関係者全員にとって満足のいくもので、このプロジェクトが実現可能なことを証明すると同時に、Original Juice Co.が出荷するボトルには欠陥がまったくないという点で、極めて利益の多いものであることがわかりました。この試行は1種類のボトル製品だけを対象に行われました。試行期間の結果を受けて、すべての現行のボトル製品だけでなく、将来の新しいボトルやキャップのタイプにも対応可能な、拡張性の高いフルシステムの導入作業を開始しました。

SciTechは、コグネックスのIn-Sight®製品ファミリの工業用マシンビジョンカメラを選択しました。In-Sight 5100と5400のマシンビジョンセンサは、業界をリードするIn-Sightビジョンセンサファミリの中でも最高性能を誇る製品です。SciTechは、In-Sight 5100が、求められている検査要件を必ず満たしてくれると確信していました。In-Sight 5100は、ダイカスト製アルミニウム筐体と密閉型工業用M12コネクタを備えており、製造現場での埃や浸水からの保護に関してIP67規格に準拠しています。このような環境に関する特性は、生産されるジュースや、現場で使用される化学洗剤の水分やクエン酸で汚れた環境に耐えるために、極めて重要な要素です。
備品や付属品がステンレス金属素材のみを使用して製造されていることも、このような環境では重要です。

システム全体は、ステンレス金属の筐体に組み込まれたタッチスクリーン式の工業用PCで構成されています。また筐体は、Ethernetハブ、照明用デジタル電源、PLC、およびさまざまな配電コンポーネントを備えています。中身の充てんとキャップの取り付けが終了すると、ボトルはコンベアラインを移動し、そこで2台のカメラがボトルを順番に検査します。1台目のカメラは、ボトルの片側のみを直接観察して、ボトルキャップを検査します。赤いLEDバックライトがあたり、ボトルのシルエット画像がカメラに取り込まれます。バックライトにより、製品の外形と背景のコントラストが最大限に強調されるため、部品外形のエッジ計測に理想的です。この撮像画像が、ビジョンセンサの計測および検査ツールにとって大きな役割を果たします。ボトルがカメラの視野内に入ったタイミングで、センサが起動し画像を取得します。そしてCognex In-Sightソフトウェアツールが画像を分析し、ボトルが欠陥品か否かを判定します。欠陥が検出された場合には、不合格信号がカメラの出力系統の1つからPLCに送信されます。PLCはリジェクトメカニズムを起動させ、欠陥のあったボトルをラインから排除します。1台目のカメラを通過した後、ボトルは少し先まで移動して、2台目のカメラが別の画像を取得します。

2台目のカメラは、1台目のカメラと同じ方法でマウントされています。ただし、コンベアの反対側に取り付けられており、ボトルキャップのもう一方の側に焦点を当てます。このカメラにも同じ検査基準が適用されています。欠陥部品はすべて、コンベアラインからリジェクトビンに排出されます。また、ボトルの欠陥が検出されると、オペレータに通知するために赤いビーコンが5秒間点灯します。欠陥のない部品は、とどまることなく、そのまま生産ラインに流れていきます。検査実行中、基準線がボトルキャップとボトルの2つに投影され、ビジョンシステムを使用して、ボトルキャップの高さ、キャップの有無、タンパーバンドの有無と品質、およびキャップの傾きに問題がないかを検出します。これらのタスクを完了するために、ビジョンシステムはエッジ検出およびヒストグラムソフトウェアを使用して、キャップの計測、キャップの角度の分析、およびキャップの有無の判定を行います。

オペレータフレンドリ

取り扱うボトルの数および種類が多いため、システムには製品を容易に切り替える仕組みが備わっている必要があります。機械的な固定器具が設計されたのは、この要件が念頭にあったためです。カメラ、バックライト、およびセンサは、1つの固定ブラケットにマウントされて、回転ハンドルによってオペレータが垂直に移動させることができるため、取り扱うボトルの高さが異なっていても対応可能です。製品の切り替え手順には、高さを計測するツールが必要で、一時的に固定器具に装備します。回転ハンドルを使用して、オペレータはボトルの口の高さにちょうど合う位置まで、ツールを押し下げます。ツールがボトルの口で止まったら、その製品に対応したカメラ、ライト、センサが設定されます。切り替えが完了したら、オペレータは高さの計測ツールをスロットから取り除きます。

切り替え手順の最終段階は、カスタムアプリケーション経由、つまりコンピュータ画面でタッチコマンドを使用してオペレータが選択します。この画面はタブ形式のインタフェースを使用しており、異なるボトルのタイプが適切に分類されています。各タブには、異なるボトルのカテゴリが判別できるように名前がつけられています。処理対象のボトルのタイプに合わせてタブを選択すると、対応するボタンが表示されます。このボタンを押すと、ラインで処理する新しい製品に関連する正しいビジョンファイルがロードされます。このステップが正常に終了したら、メインのソフトウェアインタフェース画面に、選択したボトルのタイプの名前が表示されます。製品の切り替え手順はこれで終了し、ラインが稼働できるようになります。

ラインの稼働中、VGAタッチスクリーンモニタには、各カメラが取得した最後の欠陥品画像が表示されています。また、カメラはそのデータをPCにFTP転送し、データはPC上のテキストファイルに保管されます。これによって、Original Juice Co.の品質管理担当エンジニアは、プロセスに関する詳細情報を知ることができます。

ビジョンシステムの主な利点は、欠陥のあるボトルが顧客の手に届かないようにすることです。最も重要なのは、ビジョンシステムによって、Original Juice Co.の工場からは、欠陥のあるボトルが出荷されなくなることが確実になったということです。高品質な製品に対するOriginal Juice Co.のこだわりが、現実に可能になったのです。

Golden CircleおよびOriginal Juice Co.について

Golden Circleの主要工場は、ブリスベンの北東、ノースゲートにあります。また、Golden Circleはメルボルン北の郊外、ミルパークにもOriginal Juice Co. の工場を所有し、さらにニューサウスウェールズ州グリフィスには新鮮な果物用の梱包施設を所有しています。営業所はオーストラリア各州およびニュージーランドにあります。
Golden Circleは、700人のオーストラリアの農業従事者が出資して設立された非上場の企業です。この農業従事者などから、毎年18万トンを超える果物と野菜が工場に供給され、加工されます。パイナップルを主とする果物は、サンシャインコーストの内陸部やメリバラのほか、ヤプーン、そしてさらに北部の地域を産地としています。また野菜の大半はブリスベンの南西にあるロッキャーバレー地域を産地としています。クイーンズランド州で収穫できない作物は、南部の州から調達しています。

SciTech Pty Ltdについて

1989年に創業したSciTechは、画像キャプチャ/分析、マシンビジョン、データ収集製品において、オーストラリアのリーディングサプライヤの1つに成長した企業です。SciTechは、革新的かつ最先端のテクノロジを、他の追随を許さないサービスと共に継続的に提供していくことを目指しています。SciTechの熟練スタッフが、さまざまな新しいテクノロジの適用に関して、顧客に無償でアドバイスを提供します。スタッフの中にはこの分野で15年以上の経験を積んだ者もあり、お客様と情報を共有できることを何よりも喜んでいます。

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