スキンケア製品メーカー(FMCG)向け、ローションボトルのキャップ向きを検査するカメラシステム

課題の背景

このシステムは、包装ラインの末端で行う目視検査の代わりに、カメラでローションボトルを検査するためのものです。このスキンケア製品メーカーのラインは最大毎分120本で稼働でき、当時は作業者2名が梱包工程で目視によるラベルの検査と修正を行っていました。

お客様は、表裏のラベルを検査し、ボトルキャップが正しい向きであることも検査できるカメラを求めていました。不適合のボトルは取り除いて修正に回す必要があります。キャップ検査は、お客様が追加で求めた課題です。

要件と制約

この案件の要件はお客様の要件資料に基づくもので、検査機全体を対象に記載されています。当社の試作機が対象としたのは、キャップの向きに関する要件のみです。主な要件は次のとおりです。

• 最大毎分120本で稼働する包装ラインに対応すること
• 表裏のラベルを検査すること：ラベルの欠落、貼り曲がり、印字欠け、傷
• フリップトップキャップの向きが正しいことを検査すること（キャップの傾きは10度未満であること）
• 作業者の目視検査に代えて、不適合のボトルを取り除いて修正に回すこと
• 試作テストセットの範囲：テストセット上でキャップの向きをテストします。ラベルと実ライン速度は別途テストが必要です。

試作機はボトルキャップの向きの正否をどう判定するか

試作機は、キャップの回転角度を度単位で測定し、お客様の要件にある10度の基準と比較してキャップの向きを判定します。お客様の基準はもともと数値であるため、度単位の角度測定なら基準と直接比較でき、再確認が可能な合格または排出対象の結果が得られます。

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   ボトルキャップの撮影

   産業用カメラが所定の距離と角度からボトルキャップを捉えられるよう、テストセットを配置します。

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   画像処理

   Medusa処理ユニットが画像処理プログラム（Image Processing）を実行し、キャップの位置と回転角度を求めます。

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   基準による判定

   傾きが10度未満のキャップは合格、10度以上は排出対象のボトルとします。

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   結果表示

   検査結果として、キャップが合格か排出対象かをプログラム画面に表示します。

当社が構築し検証したもの

当社はテストセットを製作し、サンプルボトルでテストを行い、フルシステムの構成要素を整理しました。内容は次のとおりです。

• テストセット：産業用カメラ、Medusa処理ユニット、フリップトップキャップの回転角度を測定する画像処理プログラム
• 10度の基準に基づく良品キャップと不良キャップの検査結果サンプル（プログラム画面に表示）
• 実ライン向けフルシステムの構成要素：複数のカメラセット、照明、包装ラインとのシステム連携

実際のワークでの試験結果の詳細

記録されているテスト結果は、10度の基準に基づく良品キャップと不良キャップのサンプル画像です。これらの画像には、合格または排出対象の結果がプログラム画面上に表示されています。資料にはテスト結果の数値が記録されていないため、当社は精度の値を報告していません。

この結果は、テストセット上でのキャップの向きの課題を対象としたものです。実ラインで使用する場合は、ライン速度での再テスト、ラベル検査の個別テスト、ラインからボトルを排出する機構の設計が必要です。

私たちが学んだこと

この案件の主な教訓は、数値による基準から始めること、そしてフルシステムへの投資を決定する前にテスト結果の数値を得ることです。当社がその後も用いている原則は次のとおりです。

• 数値で示された要件からテストを始めます。キャップの角度が10度未満という要件は、そのままプログラムのルールに変換できます。一方、貼り曲がりや傷などのラベル欠陥は、種類ごとの基準を数値で合意してからでなければテストできません。
• 試作の結果は、再確認できる数値として記録する必要があります。良品と不良品のサンプル画像は方向性をつかむ助けになりますが、投資判断にはテスト結果の数値が必要であり、使用前に実ライン速度での再テストも必要です。
• カメラは検査機の一部にすぎません。フルシステムには複数のカメラセット、照明、システム連携、設置が含まれますが、単一の課題を検証するテストセットではこれらをまだカバーできていません。

この方法を貴社の包装ラインに適用するには

貴社のラインが製品をボトルに充填し、キャップやラベルの検査を必要とする場合は、この事例と同じ方法を利用できます。まず数値による基準を実際のボトルで試作レベルでテストし、その後でフルシステムを評価します。貴社のボトル、キャップ、ラベルがこの事例と異なる場合は、カメラ角度、照明、基準の調整が必要です。

• 品質部門が合意した合否基準を用意します（キャップの傾き角度、ラベルのずれ量など）
• 良品と不良品の両方のサンプルボトルを、実際に生産するすべてのサイズとキャップの種類について用意します
• 納品前に現場での再テストを計画するため、ライン速度とカメラ設置スペースの情報を用意します