パターンプロジェクション方式

パターンプロジェクション方式の原理

パターンプロジェクション方式とは、複数の異なる方向から複数枚のストライプパターン（縞模様）を対象物に投光し、その反射光を画像センサ（CMOS）で受光。投光と反射光のパターンの変化を解析することで3次元画像を生成する方式を指します。
複数の方向からパターン投光することで、光の方向性・影による影響を回避し、死角なく3次元情報を取得することができます。

パターンプロジェクションの種類

キーエンスでは、この方式・原理を採用したパターンプロジェクション3次元カメラや、カメラと組み合わせて3次元検査を可能とするパターンプロジェクション照明をラインナップしています。
これらのヘッドまたは照明＋カメラを画像処理システム（コントローラ）と組み合わせることで、高速かつ高精度なインライン3次元全数検査が実現します。

パターンプロジェクション3次元カメラ

パターンプロジェクション3次元カメラ「XTシリーズ」は、複数のプロジェクターと高機能カメラを搭載し、視野全域の高精度なインライン3次元検査を実現します。
複数の方向から投光するRGBプロジェクターは、方向性の影響を受けず、死角が発生しません。また、画角の影響を抑える高精度なレンズや広い視野・高分解能のCMOSにより、最大60.2×60.2mmの視野全域をわずか0.6秒、繰り返し精度1μmの精度で3次元検査することができます。

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XTシリーズのメカニズムとメリット

A: 高速制御の「4投光RGBパターンプロジェクター」は、死角なく画像取得できるほか、RGB照明を個別に照射することで高解像度のカラー画像の取得を可能にします。
B: 高精度な「テレセントリックレンズ」の搭載により、高さ・深さのある対象物も実寸で正確に捉えます。
C: インライン用3次元カメラとして最高クラスである994万画素のCMOS撮像素子を搭載。3次元・2次元の画像を広視野・高精細に撮像します。
D: カメラ本体内の専用プロセッサで3D画像を生成しながら次の画像を撮像する並列処理を行うことで、検査タクト向上を実現します。

光沢や多重反射の影響を受けず安定測定

「両軸投光アルゴリズム」により方向が90°異なるプロジェクションパターンを投光・解析することで、光沢による多重反射の影響を抑えます。
また、従来は対象物の光沢などの影響で無効画素になっていました。XTシリーズでは、「多重反射抑制パターン」で投光パターンを変えて撮像することで、無効画素の発生を抑えることができます。

「XTシリーズ」では、インライン3次元検査における使いやすさと検査精度を兼ね備えた、検査アルゴリズムと多彩な検査ツールを用意しています。その一部を写真のA〜Eで示し、下記で解説します。

A: 「3D寸法幾何」高さ・傾きなどの3次元計測に対応します。計測箇所を選ぶだけの操作で任意の箇所の距離や角度などを検出可能です。
B: 「差分（3Dブロブ）」3次元データで異物・異品種を検出します。良品との差分を実寸で判別することで精度良く検出可能です。

はんだボールを検出
C: 「プロファイル計測」3次元形状のあらゆる角度・位置でも任意の箇所の断面プロファイルを取得し、実寸を計測。コプラナリティと部品の実装高さの同時計測が可能です。
D: 「3Dブロブ」任意の面の断面積や塊の体積を計測します。従来の画像処理での画素数での判別とは異なり、実寸で数値を取得します。
E: 「2Dカラー検査」従来通りの2次元カラー画像による、OCR（文字認識）や傷、エッジなどの検査を高精細に行うことができます。