ハイスピードカメラが異常検知して自動撮影｜ドラレコでは解決できないチョコ停や生産ラインの異常究明
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ハイスピードカメラで「イベント検知」して自動で撮影する
ハイスピード監視システム｢PhotoCam Detector｣を紹介します。
Photocam Detector は、コンピュータービジョンにより映像からイベントの発生の瞬間を検知し、イベント発生前後を撮影したり、外部機器に信号出力したりできる「ハイスピード監視システム」です。ここでは、Detectorが持つ3つの特長を紹介します。
Detectorがもつ「3つ」の特長
1. Detector だから生産現場を改善できる
ハイスピードカメラ
高速現象を高時間分解能のスーパースローで撮影することは、現象の解明に大いに役立ちますが、撮影タイミングを外部から与える必要があり、いつ起こるか分からないイベントの検出は困難でした。また、制御ソフト機能で簡易的な画像トリガを有している場合でも、設定自由度や反応速度の課題がありました。
画像センサ・画像処理システム
一般的な外観、キズ検査や寸法、位置測定に使われる画像処理システムは主に静的な対象のOK/NG 判定に使われ、動的なイベント検知や動画撮影を行うことができません。また、専用のプログラム構築が必要となり、常設、専用設計が基本で、頻繁に撮影対象を切り替えるような運用が困難です。
ドライブレコーダ
いつ起きるか分からないトラブルを映像で確認するためにドライブレコーダを利用し長時間撮影をするケースがあります。しかし高速現象を撮影することができません。カメラのみでイベントを検知する機能もなく、トラブル発生の瞬間を長時間動画の中から探す手間がかかるなどの問題がありました。
各種センサ・データロガー
生産設備に取り付けられた各種センサの値をデータロガーで収集することで生産プロセスを解析することが行われています。センサーで異常イベントを検知することは可能ですが、具体的にどのような現象が起こっていたのかについては、動画で確認することができず、推測することしかできません。
ハイスピード監視システム
毎秒1,000コマ処理の超高速画像処理アルゴリズムにより、”いつもと違う動き”を検知することができます。また、設備からの信号入力やタイマーによる定期撮影も併用可能なので設備の状態監視を行いながら、イベント発生時の瞬間の前後をスーパースローモーション動画で自動的に撮りためることが可能です。
● 発生条件の分からない不具合、チョコ停の早期原因究明！
・コンピュータービジョンでカメラ映像からのリアルタイムイベント検知
・カメラを設置するだけ。配線不要で古い設備にも簡単に設置可能
・問題発生のプロセスをその場でスローモーション動画で確認できる
● 設備連携で迅速な対応！ 問題をさらに詳しく解析できる！
・生産設備にイベント検知を出力！シグナルランプで警告を出し、同時に動画と設備状態も記録
・イベント検知をメールで送信。動画をネットワークサーバに自動保存。離れた場所でも状況を即座に確認できる
・OK/NG 各状態の動画データと各種センサの波形情報を蓄積し、問題発生条件の比較や解析ができる
● 誰でもカンタンに使える！
・マウス操作のみで各種イベント検知設定ができる
・超小型カメラだから、どこでも手軽に設置可能
・ハイスピードカメラ、デジタルI/O、データロガーをカンタン最適設定
カメラ映像からのリアルタイムイベント検知
高速画像処理アルゴリズムで“いつもと違う動き”を検知して、自動でイベントが発生した瞬間前後をスーパースロー映像で記録します。イベント検知を生産設備に出力することも可能です。
スーパースローモーション動画をその場で確認
最高2000コマ/秒のスーパースローモーション動画でイベント発生前後を克明に観察することができます。
どこでも、誰でも、使いやすい
小型カメラユニットとノートPCという構成なので、既存設備に手軽に設置することができます。
2. カメラ映像からイベントを検知する
様々なアプリケーションに対応する5つの高速画像処理アルゴリズム
改善事例と適用アルゴリズム
PhotoCam Detector は、カメラ映像からリアルタイムでイベントを検知します。
ノンプログラミングでカンタンに高度な画像処理が可能です。
5つの画像処理アルゴリズムで、さまざまなアプリケーションにおけるイベント検知を実現します。
●自動機の搬送における逸脱現象の検知 [電子部品]
小型の電子部品の移送時に起こりやすい吸着ミスの瞬間をとらえるのは非常に困難でした。
▶ モーションサーチアルゴリズムで、いつもと違う周期動作を検知し異常発生前後を自動で撮影。迅速に原因特定、対策を行うことができました。
●設備の異常停止の原因究明 [印刷・包装]
フィルムやシートなどの軽いものを加工する際の搬送時に、材料を巻き込んだり折れ曲がったりミスが発生します。
▶ 設備内で材料が詰まった場合などを検知して発生前後の瞬間を検知し、トラブルの発生原因を特定できました。
画面内の任意の枠で指定した部分の正常動作の輝度変化周期をサンプルとして登録し、監視中の輝度周期情報と比較し、正常時との差からイベント検知します。
見た目に同じ動作を繰り返し、突然停止したり、部品がつまったりしたトラブルの検知に有効です。
用途例：自動機の異常停止の検出、設備の動作周期の異常
●チップ搬送暴れ検出 [電子部品]
部品の搬送あばれなどによるトラブルは瞬間的に発生するため、本当に発生したかどうかを特定するのは困難でした。
▶ 最高2,000コマ/秒の高速画像処理で、一瞬の異常でも検知して発生前後を撮影。現象が発生したかどうかの特定を確実に行えるようになります。
画面内に直線、自由曲線を描画しそのラインの輝度情報（ラインプロファイル）を監視。正常時との差からイベントを検知します。侵入検知や、動作範囲の限定、通過した物体のカウントなどに有効です。
用途例：禁止エリアへの侵入検知、異物の検出、通過回数のカウント
●マテハンベルトの保全管理 [搬送]
従来、常時動いている伝動ベルトなどの保全作業を行う際、設備を止めて目視で確認していました。
▶ 設備稼働中にベルト表面の傷の概数をカウントできます。また、高速シャッター機能により、設備の稼働中でもブレずに撮影できます。
画面内の任意の枠で指定した部分の輝度ヒストグラムの変化を監視。正常時のヒストグラムを基準として登録し、その差からイベントを検知します。どこで発生するか予測できない異常の検知に有効です。
用途例：発火検知、溶接のスパッタ検知
●スプレー噴霧解析 [噴霧]
液体のスプレー噴霧などの流体は反射率のばらつきがあるため、従来のセンサーでの計測は困難でした。
▶ ライン幅アルゴリズムにより、スプレー噴霧の広がり角度を簡単に計測することができるため、ノズルのつまりなどを監視することができます。
画面内に直線、自由曲線を描画しそのラインの明暗の境目の2点（起点、終点）を時系列に追跡し、2 点の座標位置の差＝幅を監視します。流動する液体の動きの監視に有効です。
用途例：溶接ビード幅計測、液体噴霧の広がり角度計測
●ロボット溶接のビード位置監視 [切削]
従来、溶接の溶融池の位置ズレの監視は溶接完了後に計測するため、溶接異常の原因特定に時間がかかっていました。
▶ 映像から溶融池の左右ズレなどを監視することが出来る他、溶融プロセスもスロー映像として記録し、溶接条件出しに役立ちます。
画面内に直線、自由曲線を描画し、そのラインの明暗の境目を時系列に追跡し、現在値を出力します。レーザーセンサー的な使い方ができる他、動作方向に合わせて曲線上の動きの追跡などに有効です。
用途例：ドリル刃先の位置ずれ検知、溶接溶融位置の監視
３．生産設備との連携でスマート工場を実現
PhotoCam Detector を工場内に設置すれば様々なイベントを自動でモニタリングできます。IoT時代のスマート工場を実現します。
●スーパースロー動画と測定波形データを同期表示・再生
オプションのデータロガーを使うことで、映像からのイベント検知に加え、音や温度、電流、電圧、などのセンサー数値からイベント検知ができる他、取得した映像とセンサー波形データを時系列で同期して表示することができます。イベント発生前後のスロー動画とその瞬間のセンサー数値を比較して解析することで多角的に現象を解析することができます。
●イベント検知を外部機器に出力
8ch デジタルI/O（※オプション）を使用することで、PhotoCam Detectorで検知したイベントのタイミングを外部機器に出力することができます。シグナルランプや設備との連携が可能になります。
●外部機器からのイベント入力
8chデジタルI/O（※オプション）を使用することで、設備のPLCなどからの信号で撮影を開始することができます。また、『装置A が稼働中』かつ『カメラがイベントを検知』した時に撮影を開始するなど複合な条件設定ができます。また、○分毎に撮影するなどのタイマー録画機能との組み合わせ条件設定も可能です。
●外部から問題状況を確認・解析
現場にいなくても、イベント発生時にメールで通知を受け取ったり、取得したデータの保存先をネットワークドライブに指定したり、リモートデスクトップと併用することで、離れたところから監視することができす。複数個所に設置すれば多角的に問題を解析することができるため、問題の共有、複数人での検証にも有効です。
●データを蓄積して有効活用
映像だけではなく、設備信号やデータレコーダーとの連携により、膨大な量のOK/NG 動画を撮りためることができます。これらのデータは時間的に同期しているため、トラブルのトレンド分析や発生条件の比較、分類などを容易にし、AI、ビックデータ解析ソリューションの基礎データとなります。
スマート工場の実現への切り札! 「PhotoCam Detector」
●見える化の促進
イベント発生前後を見える化することで、現象を驚くほど短時間に分析することができます。社内外との共有もスムーズです。スーパースロー映像はプロセスを詳細に観察できます。
●レトロフィットと簡単セッティング
最新のセンサーが搭載されていない製造装置でも、カメラを置くだけで様々なイベントのセンシングが可能です。難しい操作も不要で、すぐに取り出して使うことができるので便利です。また、後処理ソフトウェアでより高度な分析も可能です。
●高度な現象のラベリング（分類）
イベント発生時のセンサー数値と同期した瞬間のスロー映像で発生したイベントの分類が高精度に行うことができます。AIモデルの構築の障害となる、教師データを高い精度で大量に、簡単に取得ができます。
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