リンクスのインライン向けハイパースペクトルソリューション

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リンクスでは、先端技術であるハイパースペクトルイメージングを、工場内でのインライン利用を主とした産業利用への導入に取り組んでいます。
世界のハイパースペクトルイメージングをリードするフィンランドSpecim社によって作られた、世界初の産業用途特化型ハイパースペクトルカメラ「SPECIM FXシリーズ」と、スペクトル解析のエキスパートが立ち上げたPerception Park社による解析ソフト「Perception Studio」、この2つの先進プロダクトを組み合わせ、取得から解析まで、ハイパースペクトルイメージのインライン導入に必要な全てをサポートしています。

本号では、リンクスのハイパースペクトルソリューションのインラインでの実用化が最も進んでいる「食品産業」での導入事例について紹介します。


食品原料受け入れ工程はなぜ目視検査から脱却できない?

様々な産業への導入が大きく進んでいるハイパースペクトルカメラですが、インライン向けの導入が最も進んでいるのが食品産業です。その中でも「食品原料の受け入れ工程」では、他産業では見られない程多くの検査員が目視で異物/品質の検品をしています。

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これらの検査員達は、「”緑”の野菜に付着した”緑”の虫」等の異物検査や「見た目に現れないナッツの品質」等、人間の視覚や、時には触覚も必要となる検査を行っています。これらの検査は、これまでの画像処理に置き換えることが難しく、なかなか自動化が進まない一方、これまでのベテラン検査員が高齢化し検出精度が低下する問題が起きています。しかし、人手不足が叫ばれる中で、その穴埋めはままなりません。

中食産業を中心とした加工食品のニーズが拡大する一方で、多くの食品工場がこうした深刻な問題に直面している中、遂にその工程の自動化を実現する技術としてハイパースペクトルカメラは大きく注目を浴び、日本でも品質意識の高いメーカー/卸業者を中心に、工場の中での可動が始まってきています。

では、ハイパースペクトルカメラを用いてそのような「異物検査」と「品質検査」がどう達成されるのか、2つの事例を紹介します。


マシンビジョンでは「判らない」異物を発見する

こちらが「”緑”の野菜に付着した”緑”の虫」を想定した、デモンストレーションです。

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レタスの上に虫を想定した”緑色のグミ”を2つ配置していますが、見つけることができますでしょうか?人間の目でも意識を集中しないと探すことが難しく、まして画像処理で検出するには非常に困難対象です。

同じ対象を近赤外ハイパースペクトルカメラ「SPECIM FX17」で撮像し、そのデータをスペクトル解析ソフト「Perception Studio」で解析します。スペクトル特徴別にピクセルを色分けしたすると、このように「葉」と「グミ」をくっきりと判別することができます。

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目に「見えない」品質の違いを捉える

ハイパースペクトルカメラで捉えられるのは「マシンビジョンでは判らない異物」だけでなく、「人間の目にも見えない品質」を捉えることもできる。先程と同様に近赤外ハイパースペクトルカメラ「SPECIM FX17」を用い、アーモンドの品質検査として「産地と流通経路が同じ”生”のアーモンドと”素焼き”にしたアーモンドの分類」を実施します。


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先程の実例と同様、近赤外ハイパースペクトルカメラ「FX17」と解析ソフト「Perception Studio」を用いて、スペクトル特徴ごとに分類するモデルをすることで、見た目が全く同じアーモンドも、明確に分類することが出来きます。

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この使い方を応用することで、これまで非破壊では知り得なかった原料の硬さや味覚を判断基準とした不良を除去できるようになりました。海外では既に近赤外ハイパースペクトルを活用することで、”渋み”を持つアーモンドを除去する装置が商品化されています。


ハイパースペクトルカメラの現場導入を可能にする
「SPECIM FXシリーズ」の超高速性

これら「異物検査」「品質検査」で大きな価値を発揮するハイパースペクトルカメラですが、これまでインラインへの導入がなかなか進みませんでした。その中でも、「既存の検査スピードに対応できない」ことが大きな要因の一つでした。従来型のハイパースペクトルカメラでは、製造現場での利用が想定されていなかったからです。
しかし、「SPECIM FXシリーズ」は、「産業利用特化型ハイパースペクトルカメラ」として、現在流通するハイパースペクトルカメラの中も、最速クラスのスピードを誇ります。実例として、先程ご紹介したアーモンドの品質分類を、リアルタイムで高速に取り込みをする事例をご紹介します。

この高速でのリアルタイム取り込み/分類は大まかに以下の流れで処理をしています。

①「SPECIM FX17」で近赤外のスペクトル情報を取得
②「Perception Studio」で生と素焼きのアーモンドでのスペクトル差異(1400nm近辺+α)を確認し、その違いを色で分類する。ここでは、生のアーモンドを赤色、素焼きのアーモンドを青色に変換してカラー画像として出力する。
③この出力結果に対し、「HALCON」で生/素焼きの判断や個数カウント、座標を検出する。

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このデモンストレーションでは食品業界で一般的な20m/分のコンベア速度を想定し、カメラの取り込み速度を1,000FPSに設定していますが、より高速性を求める場合は、取得するスペクトル帯の数(バンド数)を調整することで、最大15,000FPSまで速度を向上させることができます。

その他のハイパースペクトルカメラでは対応しきれないインライン向けの製造スピードを達成できることが「SPECIM FXシリーズ」が「産業用途特化型」を誇れる理由の一つでもあります。

この他にも、「SPECIM FXシリーズ」や「Perception Studio」を利用することで「従来の画像処理では見れなかった、判らなかった」異物検査、素材の検査をインラインで行うことが可能です。リンクスではサンプルワークの送付、持ち込みによる試験評価を積極的に行っています。

試験評価の依頼や、製品の詳細なお問い合わせについては、下記お問合せフォームよりお気軽にお問い合わせください。

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