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In-Sight Microでの医療部品製造用のレーザー切断エッジ検査機能

ADMEDES Schuessler GmbH

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In-Sight ® 画像処理システムは

検査、識別、位置決めする能力に非常に優れています。

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医療用インプラント器具製造の分野では、最高の精度が要求されます。 生産工程では、合格部品と不合格部品が1000分の数ミリメートルで識別されます。 このため、医療用の小型部品のトップメーカーでは、新しいレーザー切断ラインの導入に際して、実績のあるビジョンシステムの専門家にノウハウを求めました。 この工程では、小さなサイズのIn-Sight® Micro ビジョンシステムが重要な役割を果たしています。

小型3次元部品の高精度加工では、レーザーによる切断が最も速く正確なソリューションです。部品に力をほとんどかけずに加工できるため、特に医療テクノロジ用途の小型チューブなどの薄壁部品に必要な加工を確実に実行できます。 この手法により、複雑な幾何学構造も数秒で加工できます。

医療用小型部品加工のパイオニアの1社として知られているのが、ドイツのプフォルツハイムにあるADMEDES Schuessler社です。 ADMEDES社は、最先端のレーザー切断技術分野における世界的なリーダーです。 ニチノール(ニッケルとチタンの形状記憶合金)で作られる高精度製品は、血管を拡張するステントから人工心臓弁のホルダにまで広く使われています。

今日のインプラント医学にとって、レーザーは不可欠です。 レーザーの集光エネルギーで、微細構造を極めて精密かつ高い生産性で切断できます。さらに、ADMEDES社の製造工程の価値を高めるには、レーザー加工技術に信頼性の高い検査技術を統合することが不可欠です。

プフォルツハイムのADMEDES社では、自社のレーザーのノウハウを最先端の画像処理技術と組み合わせました。 この画像処理ソリューションを実装したのは、画像処理システムを専門とするVisolution社(ドイツ、カンデル)です。 In-Sight Micro 1403高解像度ビジョンシステムと、非常に優れたPatMax®パターンマッチビジョンソフトウェアツールと組み合わせることで、信頼性の高い画像処理アルゴリズムを駆使した正確なレーザー切断を、卓越した高精度で確実に制御しています。

極めて精密な輪郭記録

ADMEDES社では、高エネルギーレーザー光源を装置の最上部に配置しています。 1枚の鏡によって、レーザー光線を垂直下向きに変えています。 光線はカッティングダイに対して極めて正確に焦点が合わされており、集光エネルギーによって、基材となる金属チューブから超精密で極薄の金属構造を形成できます。

この工程で鍵となるのは、加工中のチューブの位置と向きの高い要求精度を保持することです。 インテリジェントなビジョンシステムであるIn-Sight Micro 1403を1600×1200ピクセルの高解像度で使用すると、レーザーで切断する前のチューブの座標を高精度で登録できます。 次に、軸上に取り付けられたクランピングチャックによって、加工物を常に目標の位置に来るように調整します。 この生産工程の全体を、わずか1000分の数ミリメートルの精度を保持して実行します。

In-Sight Microは、上流工程で形成されたチューブの輪郭を識別し、追尾します。 このビジョンシステムは対象物の側面に配置され、その反対側に置かれたテレセントリック光源を利用して、特徴の輪郭を高い精度で確実に検出します。 テレセントリック光源とビジョンシステムは、同一の堅固な枠組みに取り付けられています。 この特別な配置によって、対象物の両側に80mm程度の極めて大きなクリアランスがあるにもかかわらず、光源とビジョンシステムの両方が常に正確に配置されています。

Visolution社は、詳細な画像処理テストを行って、マクロな範囲における部品の焦点深度と解像度の最適な平均値を決定しました。 ステンレススチールチューブが正しい位置に置かれると、レーザーはこの回転する対象物から+/- 3μmの精度で所定の輪郭を切り出します。

正確な位置特定

1000分の1ミリメートルの精度で小型部品を製造するには、システムで使用されるすべての構成部品は、安定性を保ちつつもコンパクトである必要があります。 このため、ADMEDES社は、コンパクトで自動制御が可能なビジョンシステムであるIn-Sight Microを選択しました。 これによって、非常に狭いスペースにビジョンハードウェアを組み込むことが可能になり、同時に最高の精度を実現できました。

In-Sight Microシステムは、世界で最も小型なインテリジェントビジョンシステムの1つであり、わずか30×30×60mmの寸法で極めて柔軟に設置できる一方、200万画素の画像解像度を実現しています。 このシステムには非線形キャリブレーションツールが備わっているため、スペースが非常に狭い場合でも最大45度の角度までカメラを斜めに配置できます。 PatMax®ツールに組み込まれた卓越した画像処理アルゴリズムによって、輪郭の高精度な識別と位置検出がサブピクセルの精度で保証されます。 また、PatMaxの幾何学的特徴による機能が、ユーザーによる手動操作を最小限にしながら非常に要求の厳しい画像処理タスクに対応する鍵となります。 特徴の幾何学的データや特徴同士の空間的関係を解析することによって、極めて高い精度で対象物の位置を特定できます。 そのため、コントラストが低い場合でも、輪郭などの特徴をより確実かつ正確に素早く検出できます。 結果として、このビジョンシステムでは、部品や特徴の正確な位置特定を確実に実行でき、最高の精度と再現性を実現できます。 In-Sight Microでは、これらの高性能ビジョンツールを、コグネックスの実証済みで実績のある他の画像ライブラリとともに使用することで、PCに接続する必要なく、素早く簡単に構築できます。 

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