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NEW TECHNOLOGY TREND
コストパフォーマンスに優れたCNC画像測定機 クイックビジョンActiveシリーズ
弊社 営業技術部 今橋 吉雄

1. はじめに
 当社は、CNC画像測定機クイックビジョンシリーズの新たなラインアップとして、クイックビジョンActiveシリーズ(以下、QV Activeシリー ズと記す)を2016年4月に発売しました。QV Activeシリーズは、CNC画像測定機の普及に伴い高まっている「検査工数の低減、コストも低減し たい」といったボリュームゾーンの市場要求に応えるため、手軽に観察像の変倍が可能なズームレンズや、高精細なカラー画像を映し出すメ ガピクセルカラーカメラを搭載し、扱いやすく、幅広い用途に使用できる製品をめざして開発されました。また、タッチプローブを搭載す ることで立体物の測定も可能にした軽量・コンパクト設計のクイックビジョンシステムの新シリーズです。小型モデルのQV Active 202と 中型モデルのQV Active 404の2機種をラインアップ(写真1)しています。
写真1
2. 画像測定機とは
 CMOSやCCDなどの撮像素子を搭載した光学ユニットをCNC制御の三軸座標測定機に搭載し、測定物の映像をコンピュータ処理することで、非接触の寸法測定を自動で行う精密測定機です。従来の測定顕微鏡が抱える人による測定誤差や不確かさなどの課題を、画像測定機は照明制御、オートフォーカス、エッジ検出などにより解決しています。電気・電子産業や自動車産業、医療機器・医薬品、機械部品産業など幅広い分野で使用され、精密部品測定や自動検査に活用することで、製品の高品質化、生産性の向上に寄与しています。QV Activeシリーズはその中でもCNC画像測定機というカテゴリーに位置します。このCNCとはコンピュータ数値制御のCNC (Computer Numerical Control)の略で、測定手順プログラムを作成し実行することで、測定の自動化を可能とした測定機として、CNC画像測定機やCNC三次元測定機などと呼んでいます。
3. これまでのボリュームゾーン市場向け中小型CNC画像測定機の現状と課題
 当社でCNC画像測定機クイックビジョンシリーズの発売を開始したのは1993年でした。当時の販売価格は今よりも高額で、電気・電子部品を ターゲットとしたトップカテゴリーの市場向け製品でした。その後、CNC画像測定機の普及とともに、画像測定機能の有用性が広く認識されたこ とで、より購入しやすいリーズナブルなもの、機械部品や樹脂成型品の測定にマッチしたCNC画像測定機の発売を望む声が増えたことで、各社 からこのようなボリュームゾーンの市場向けとして、普及型CNC画像測定機が販売されるようになりました。当社もQV Activeシリーズより以前 から販売しているクイックスコープシリーズQS250Z(写真2)でこのような市場の要求に応えてきましたが、これらのCNC画像測定機の現状と課 題を説明します。
写真2
  1. XYテーブル移動型で測定範囲が300mm以下の小型機が主流であり、更に大きな測定範囲の要求に応える必要があります。また、フットプリントはなるべく小さなものが好まれます。
  2. 光学部はズームレンズ搭載するメーカが大半です。倍率範囲が限られており、様々な測定物への対応には、更なる低倍率から高倍率の観察が必要となります。
  3. 凹のある測定物が対象となり、作動距離(対物レンズ下端と焦点面までの距離)の長いレンズが求められます。
  4. 察検査にも用いられるため、カラーカメラ搭載機のラインアップと高画質・高精細な画像を重視されます。
  5. 非接触の高さ・段差測定に用いる画像オートフォーカスは上位機種に比べてフォーカスの速度と精度が見劣りします。そのためメーカによっては三角測量方式のレーザを搭載して対応しています。
  6. 立体物の測定ニーズの高まりで、上位モデルで採用されているタッチプローブ搭載機が必要となっています。
  7. 他部署や兼任者といった初心者の使用頻度が高く、操作性が重要視される一方で、専任のオペレータによる汎用性の高い測定や自動測定による効率化も重要となります。
4. QV Activeシリーズの特長
 これまでのボリュームゾーン市場向け中小型CNC画像測定機の現状と課題を踏まえ、新たに開発したQV Activeシリーズの特長を述べます。
■ラインアップ
 小型と中型の2モデルに画像測定のみの標準機とタッチプローブ搭載機の合計4種類をラインアップしています。表1に主な仕様を示します。
表1
■高剛性・高精度
 本体構造は、クイックビジョンシリーズで実績のある門固定・テーブル移動構造を採用しています。普及型のCNC画像測定機で見かけるXYテーブル移動型はテーブルの前後・左右の運動時における動的誤差が大きく、門固定・テーブル移動構造はそれに比べて、動的誤差が非常に小さいという特長を持ちます。各軸の移動による構造体の変形量が少ないため、空間的な座標の歪みが生じにくく、ピッチング・ヨーイング・ローリングなどの誤差要因(動的誤差)を極力排除した高精度な測定が可能です。
■省スペースと軽量化
 駆動ユニットの小型化によるコンパクトな本体設計により、同サイズの測定範囲を有する当社の従来機または既存機種に比較して、大幅な フットプリントの低減と本体質量の軽量化を実現しました。これにより、設置場所選定のしやすさや移設時における可搬性の良さというメリッ トが出てきます。QV Active 202の場合、-12%の省スペース化と-43%の軽量化。QV Active 404の場合、-30%の省スペース化と-44%の軽量化を達成しています。
■高精細なカラー画像による測定を実現
 メガピクセルのカラーデジタルカメラを搭載し、画像処理で重要なピクセル分解能を高め、高精細化によるハイレベルな画像検出能力を達 成しています。また、高精細カラー画像により観察部分のディテールをモニタ上にリアルに再現しているため、顕微鏡で目視検査を行ってい た方にも、違和感のない高画質・高精細画像での測定、観察が可能です。PCモニタに映しだされる画像ウィンドウを拡大することで、大画面 による測定作業が可能となり目の疲労軽減にも寄与します。写真3に測定画像のサンプルを示します。
写真3
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