投影機 / 測定顕微鏡
対象物をステージに置きボタンを押すだけの簡単操作で高精度測定を実現した、まったく新しい投影機 / 測定顕微鏡 / 画像寸法測定器。対象物のシビアな位置決め不要で、複数箇所をわずか数秒で測定可能。測定者によるバラつきを完全に無くすことができ、寸法測定の自動化・短縮化を実現します。
商品ラインナップ
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IM-8000 シリーズ
対象物をステージに置き、ボタンを押すだけの簡単操作はそのままに、高精細に対象物を捉える画像寸法測定器 IM-8000シリーズは、従来比3倍の検出性能を実現しました。2000万画素CMOSと安定したエッジ検出が可能な新アルゴリズムを採用したことにより、最大300箇所の高精度測定が、わずか数秒で完了します。また、新開発の「回転ユニット」を活用することで、多様なサイズ・形状の対象物を水平に保持しながら自動で回転し、360°多面測定を一括で安定して行うことができます。測定ボタンを押すだけの簡単操作で、人による測定値のバラつきが生じることなく、測定工数を飛躍的に削減。速い・正確・簡単の実現で、測定業務の課題を解決します。
置いて、押すだけ。微細なエッジも捉える、従来比3倍の検出性能
対象物をステージに置いて、ボタンを押すだけ。最大300箇所を約3秒で自動測定します。また、2000万画素CMOSを搭載し、より細部までくっきりクリアに撮像することが可能となりました。撮像性能の向上に加えて、安定したエッジ検出を実現する新アルゴリズムを採用することにより、これまで見えにくかった細かいエッジも確実に捉えて判別し、正確に測ることができるようになりました。
360°回転ユニットで多面測定を実現
新開発の回転ユニットを使用して、対象物をチャックするだけ。水平を保持しながら自動で対象物を360°回転させることにより、すべての面を一度に測定することができます。従来の多面測定では手間と時間を要した対象物・治具の置き換え・再度の位置決め・水平出しが一切不要であるため、これまで困難だった多面測定を短時間で正確に実現することができます。また、真円度・振れ測定といった立体的な測定への対応が可能です。
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LM シリーズ
±0.1μmの測定を可能とした高精度 画像寸法測定器 LMシリーズは、簡単な操作で人によるバラつきなく、高精度な測定を素早く行うことができます。エッジ判別やピント合わせを完全自動化。人による測定値のバラつきを解消しました。また、ステージカメラとマップナビゲーション機能により、いつでも対象物全体を俯瞰して確認できるため、対象物のどこを測定しているかを見失いません。わかりやすいメニューとヘルプ機能の充実で設定が簡単。さらに、対象物の位置決めや原点出しなどの作業が不要なため、素早く測定が完了します。測定する人の経験や技術、知識を問わず、短時間により多くの対象物を高精度測定することを可能としました。
±0.1 μmの高精度測定をバラつきなく実現
LMシリーズは、高解像度ダブルテレセントリックレンズを搭載し、正確なエッジ判別と±0.1μmの高精度な測定を実現しました。対象物の位置合わせやピント合わせ、照明条件の再現、高精度なエッジ判別を完全自動化。従来の測定機器で課題だった人によるピントの合わせやエッジの取り方の違いによる測定値のバラつきを解消し、測定者の経験やスキルを問わず、定量的かつ高精度な測定が簡単に実現します。
高解像度だからこそ、設定・操作を簡単に。
どれだけ高解像度・高精度な測定器であっても、設定・操作が複雑であれば、誰もがそのメリットを得ることができません。そこで、LMシリーズでは、直感的なユーザーインターフェースで設定の簡単さを追求しました。ステージカメラで対象物の全体を撮影するマップナビゲーション機能を搭載。全体像を常に把握でき、倍率を上げても測定箇所を見失いないません。また、わかりやすいメニュー表示で、直線や円・点、仮想線・点を用いた測定、そして幾何公差もワンクリックで測定可能です。
生産終了品
投影機とは
光学測定機の一種で測定原理は光学顕微鏡に似ています。対象物を台に乗せ、下から光を当てることで、対象物の影がスクリーン上に投影される仕組みです。スクリーン上の影を基準線などに合わせて、ステージを手動で移動させ、その移動量で寸法を測定したり、拡大出力した図面と重ね合わせてエッジ（輪郭）との差を目視で比較します。大型の投影機では、スクリーンが直径1mを超えるものもあります。
このように投影機は、物理的にスクリーンに映した対象物の影から目視でエッジを判断する必要があります。また、ステージの物理的な移動量や物理的なスケールを目視で確認して測定します。そのため、測定にはスキルが求められ、多くの工数を要します。さらに、測定者によってエッジの判断が異なることで、測定値に誤差が生じてしまうといった課題があり、近年は利用者数が減少傾向にあります。
投影機の原理とテレセントリック光学系
一般的な投影機は下から照明を照射し、ステージ上に置かれた測定対象物の影を、投影レンズを通して投影スクリーンに投影します。
この際、投影される像の大きさは測定対象物から正確な倍率で拡大された像であり、この像を測定することによって測定対象物の寸法を測ります。
ステージ上のどの位置であっても正確な倍率で投影できるよう、投影機においては「テレセントリック光学系」といわれる光学系が採用されています。一般的なレンズでは近くの物は大きく見え、遠くの物は小さく見え、これによって遠近感が判断できます。これに対して、テレセントリックレンズは近くのものでも遠くのものでも同じ大きさで投影されます。
このテレセントリックレンズにより、正確な倍率で物体の影を投影することができます。
校正とキャリブレーション
継続的に高精度な測定を実施するために、一般的な投影機は定期的なメンテナンスが求められます。持ち運びをするのに適した大きさではないため、多くの場合メンテナンスは設置現場で実施されます。
また、仕様どおりの精度かを確認するため、定期的な校正を必要とします。投影機の校正周期は、6か月～3年です。校正もメンテナンスと同様、設置現場で実施されるのが一般的です。
測定顕微鏡とは
一般に、光学顕微鏡とXY方向に精密可動が可能なステージで構成されており、用途に応じて工具顕微鏡や工場用測定顕微鏡、万能測定顕微鏡などの種類があります。照明装置を使い分けて透過光または反射光を対象物に当て、陰の境目を基準線に合わせて測定します。一般的な顕微鏡と同様に、ホコリなど異物の浮遊・付着がない環境を必要とします。
測定顕微鏡は、XYステージの位置を調整しながら、測定点の座標を1点ずつ取得して測定します。対象物に段差がある場合、測定点の高さが変化するたびにピント調整が必要なため、測定に多くの工数を要します。また、人によってピントを合わす位置やエッジ合わせが異なるため、測定誤差が生じることも大きな課題です。
測定顕微鏡は、用途に応じて工具顕微鏡や工場用測定顕微鏡、万能測定顕微鏡などの種類があります。それぞれの特徴や用途は次の通りです。
工具顕微鏡…測定顕微鏡の原点で、元々工具の測定に用いられていた。
工場用測定顕微鏡…小さな加工部品などの測定に適している。
万能測定顕微鏡…工具顕微鏡よりも広い用途に対応し、大きな対象物の測定が可能。
取り扱いの注意点
一般の顕微鏡を使用する際と同様に、ホコリが浮遊していない環境で使用する必要があります。また、設置台は振動や傾斜のないことが求められます。
使用後はカバーをかけてホコリなどの異物付着を防止します。
測定顕微鏡の校正周期は、1～3年です。
画像寸法測定器とは
画像寸法測定器の測定原理は、投影機のそれとまったく異なります。まず、画像センサ（カメラ）で対象物を画像として捉えます。寸法測定には画像の画素を用いて寸法を算出・測定するため、撮像できる画像が高解像度であるほど高い精度でエッジを捉えることができ、より正確な測定が可能となります。また、画像処理で対象物のエッジを検出したりパターンを認識して位置・向きの補正、ステージの自動制御などが可能です。そのため、近年では、投影機よりも画像寸法測定器を用いた測定が主流となっています。
なかでもキーエンスの画像寸法測定器 IMシリーズ／LMシリーズは、高解像度な撮像が可能な高機能レンズやCMOS、そして独自のアルゴリズムにより対象物の輪郭を正確に判別し、複数箇所・複数個の対象物を一括で高精度測定が可能です。ピント合わせや対象物の位置・向き補正・設定呼び出し、エッジ判別、ステージ移動などは測定器が完全自動で行うため、人による測定値のバラつきが生じません。また、ステージに対象物を置いてボタンを押すだけの簡単操作を実現し、わずか数秒で測定が完了します。さらに、撮像データとCAD図面を画面上で比較し、差異のある箇所とその数値が簡単かつ正確に把握できます。他にもレポート自動作成機能などさまざまな機能で、圧倒的な業務改善が実現します。
投影機の使い方
対象物をステージに載せます。
スクリーン上に拡大投影された像にスケールを当てて寸法を測ります。もしくは、XYステージを併用し、その移動量から寸法を測ることもできます。
演算機能付きの投影機では、ステージを移動させながら測定点をとっていくことで幅や径、角度などさまざまな測定結果が得られます。
長さ/幅の測り方
測定対象物をスクリーン上に置き、ステージの高さを調整してピントを合わせます。
次に、投影された画像上の測定したい辺の向きとスクリーンの基準線の向きを合わせ、XYステージの値を0に調整します。
次にステージ移動ハンドルを用いてステージを移動させ、投影画像上の測定したいもう一方の辺とスクリーンの基準線を合わせます。
このとき、ステージの移動量がX方向とY方向それぞれで表示され、この値が測定値となります。単純な一方向のみの測定の場合は、X方向またはY方向のみの移動量で測定します。
円の直径/半径の測り方
測定対象物をステージ上に置き、ステージの高さを調整してピントを合わせます。
次に、スクリーンに投影された画像上の円の中心点と基準線が交差している点を合わせます。
半径を測定する場合はここで0点を取り、ステージを移動させて円のエッジがステージ中心に合ったポイントで移動量を確認します。直径を測定する場合は、ここから1度円のエッジまでステージを移動させて0点をとり、反対側のエッジまで移動させて移動量を確認します。いずれの場合も十字に4方向程度測定するのが一般的です。
また、「チャート」といわれる同心円状に細かく目盛りの付いたシートをスクリーンに当てて測定することもできます。
演算機能付きの投影機の場合、円のエッジで3点の測定点をとると自動で直径や半径が算出されます。
角度の測り方
角度の測定にはいくつかの方法があります。
1つは、投影された画像の直線とスクリーンの基準線を合わせ、ステージをθ方向に回転させ、ステージの回転量を確認する方法。また、分度器のような細かい目盛りの付いた「チャート」といわれるシートをスクリーンに当てて確認する方法などがあります。
演算機能付きの投影機では2本の直線を指定することで角度が算出されます。
線図（チャート）の使い方
チャートにはいくつかの種類があります。
直径や半径を測定するため、同心円状に目盛りが書かれたもの、角度測定に使うため放射状に目盛りが書かれたもの、そして、そのどちらにも使えるものなどです。また、XY座標値を見るため、格子状に目盛りが書かれたものもあります。いずれもスクリーンに当て、投影された画像と合わせることによって測定します。
測定顕微鏡 / 画像寸法測定器の使い方
測定顕微鏡や画像寸法測定器は、メーカーやモデル、対象物や用途を限定したものなど、サイズ・形態・光学系・制御系・画像処理アルゴリズムやユーザーインターフェースなどが多種多様で、使い方もさまざまです。中には比較的大型のものでステージを数値制御するものもあります。照明やピントなどの条件出しや制御プログラミング、また、ソフトウェアやユーザーインターフェースによっては、測定項目に沿った設定や値の算出に知識やスキル、そして多くの工数を要する場合があります。
そこで、キーエンスは、スキルを問わず、また測定者による測定誤差なく、簡単操作で正確な測定が素早く行える画像寸法測定器を開発しました。画像寸法測定器 IMシリーズ／LMシリーズは、圧倒的な測定スピードと高い精度、そして設定・操作の容易さを同時に実現した、まったく新しい次世代の画像寸法測定器です。測定に必要な動作は下記の2ステップだけです。
1. 対象物を置きます。
2. ボタンを押すだけ（約3秒以内に測定完了）。
ピント合わせや照明条件の再現、ステージ移動、エッジ検出など測定器が完全自動で行います。シビアな位置決めなども不要で、高精細な光学系・高解像度CMOSを用いて±1～3μmの高精度測定が可能。また、わかりやすい補助ツールで仮想線・点を使った測定や幾何公差にも簡単に対応できます。CADデータとの輪郭比較時もエッジを高精度かつ定量的に自動検出できるため、人によるバラつきが生じません。簡単操作により測定作業が属人化せず、業務効率と測定スピードを飛躍的に向上させることができます。
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なぜ従来の測定機器から画像寸法測定器に変えたのか。画像寸法測定器の導入によって得られるメリットを実際の測定シーンにおける機能や性能、導入したお客様の声とともにわかりやすく紹介しています。
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置いて押すだけで測定が完了する画像寸法測定器 IMシリーズは、操作が簡単なだけではありません。仮想線を使ったさまざまな測定にもスムーズに対応。20の測定事例で、IMシリーズの対応力がわかる1冊です。
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「置いて、押すだけ」で、こんなこと・あんなことはできるの？といったよくあるご質問と回答を集約したQ&A集です。画像寸法測定器は便利そうだけど、いろいろと疑問があるという方は、ご一読いただきたい1冊です。
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近年、医療機器分野の製品需要が高まり、新規参入する企業も増えました。安全性・信頼性を担保するために、高い精度が要求される医療機器分野の機械・部品を画像寸法測定器で測定する事例を集約しました。
