3D検査装置とは？仕組みや活用例などを紹介

製造業や食品・農産物を扱う現場では、品質を安定させるために、キズや欠け、変形などを正確に捉える検査工程が重要です。そうした外観検査や形状測定の自動化に活用されているのが「3D検査装置」です。

今回の記事では、3D検査装置の基本的な仕組みや活用例を解説します。あわせて、食品分野で活用できるおすすめの検査装置も紹介しますので、導入を検討している方はぜひ参考にしてください。

3D検査装置とは、対象物を三次元的に計測し、その形状や寸法を評価する検査装置のことです。2D（二次元）検査が、平面的な画像から色やキズ、面積などを判定するのに対し、3D検査では、高さや深さといった立体的な情報を取得できます。

その違いにより、2Dでは捉えにくい検査項目にも対応できるのが大きな特徴です。たとえば、表面のわずかな凹凸や、くぼみ、体積、断面形状などを数値として評価できます。

また、3D検査は、照明環境の影響を受けにくいという利点もあります。2Dの画像検査では、光の当たり方や対象物の色によって判定が左右されることがありますが、高さ情報をもとに判断する3Dであれば、そうした影響を抑えられます。

さらに、2D検査と3D検査を組み合わせ、それぞれの長所を活かして総合的に判定する方法もあります。

基本的な仕組み

3D検査装置には、いくつかの計測方式がありますが、代表的なのがレーザー光を用いる方法です。

対象物にレーザー光を照射し、ラインごとの高さ情報を取得します。搬送される対象物を連続して計測することで、立体的な形状を表す3D画像データを生成する仕組みです。

そうして得られたデータをもとに、あらかじめ設定した基準と照らし合わせ、良品・不良品の判定や、等級の判別を行います。高さ情報を数値として扱えるため、「どの程度の凹みがあるか」「体積はどれくらいか」といった定量的な評価が可能です。

活用例

3D検査装置は、さまざまな分野で活用されています。

食品・農産物の選別

農産物は、一つひとつ形や大きさが異なるため、2Dの画像だけでは正確な評価が難しいという課題があります。3D検査では、立体形状や体積などを計測し、その情報を重量推定に活用することも可能です。また、表面の凹みを捉えて等級判定に活用するといった使い方もできます。

加工食品の検査

クッキーや豆腐、油揚げといった加工食品の検査にも用いられています。表面の凹凸や穴あき、形状不良など、2Dでは判別しにくい不良の検出が可能です。

工業製品の寸法・形状検査

製造業の分野では、部品の寸法測定や、組み立て後の形状確認などに活用されています。微細な段差や反り、はんだの盛り具合など、高さ情報が求められる検査に適しています。

このように、3D検査装置は、「立体的な情報が品質に関わる」場面で広く役立てられています。

検査装置にはさまざまな製品があるため、自社の現場に合ったものを選ぶことが大切です。

まず確認したいのが、検査の目的・対象に合っているかという点です。何を検査したいのかによって、適した方式は異なります。高さや凹凸、体積といった立体的な情報が必要であれば3D検査が有効ですが、色やキズの判定が主であれば2Dで十分な場合もあります。

2Dと3Dを組み合わせることで、より精度の高い判定が可能になるケースもあるため、目的に応じて検討しましょう。求める検査精度を満たせるかも重要です。あわせて、生産ラインの速度に対応できる処理能力があるかも見ておきましょう。

さらに、見落としがちなのがカスタマイズへの対応力です。検査のニーズは企業ごとに異なるため、既製品のままでは対応しきれないこともあります。自社の要件や搬送ラインに合わせた設計に対応してもらえるかは、導入の成否を左右する重要なポイントです。

そのほか、設置スペースや導入・運用コスト、導入後のサポート体制もあわせて確認しておくと安心です。

食品分野の検査装置をお探しであれば、弊社「ニレコ」が提供している食品用検査装置がおすすめです。

2D・3D・AIを組み合わせた外観検査と、近赤外分光による内部品質計測により、食品の品質を総合的に評価できる装置を提供しています。農産物から加工食品、水産物まで、幅広い分野に対応している点が特徴です。

3D計測では、レーザー光を活用してラインごとの高さ情報を取得し、対象物の3D画像データを生成します。それにより、凹凸の検査や体積、断面形状の計測が可能です。さらに、2D画像検査による色やキズの検出と組み合わせることで、重量推定や、凹みを含む等級判定まで実現できます。

また、照明環境の影響を受けにくいため、黒いコンベア上の土付き馬鈴薯でも、体積や形状を計測できます。

検査対象や搬送ラインに合わせて、自社設計で対応している点も強みです。既存ラインへの組み込みから、排除装置・コンベアを含めた一体型装置まで、現場の条件に応じたご提案が可能です。食品分野での検査装置をご検討の際は、ぜひ一度ご相談ください。

導入事例

長芋の3D検査の事例

長芋は表面に凹凸があるため、画像から重量を推定する際に精度が安定しにくいという課題があります。2D画像だけでは立体的な形状を十分に捉えにくく、重量推定や等級判定の精度向上が求められるのです。

この事例では、長芋の周囲を90度ずつ4方向から3D計測し、取得した立体形状と高さ情報をもとに重量を推定しています。さらに、ラインカラーセンサによる撮像を組み合わせることで、多角的な評価を可能にしています。

これにより、表面に凹凸がある長芋でも立体形状から精度高く重量を推定できるほか、表面の凹みも評価して等級判定に活用されています。

3D検査装置は、対象物を三次元的に計測し、高さや凹凸、体積といった立体的な情報を評価できる装置です。2Dの画像検査では捉えにくい検査項目にも対応でき、照明環境の影響を受けにくい点も強みといえます。

食品・農産物の選別から、加工食品の検査、工業製品の寸法検査まで、幅広い分野で活用されています。導入にあたっては、検査の目的や求める精度、カスタマイズへの対応力などを踏まえて選ぶことが大切です。

食品分野の検査装置をお探しの場合には、ぜひ弊社にご相談ください。