20年以上にわたり画像測定業界に携わってきた私は、反射率の高い材料の測定に多くのお客様が苦労しているのを見てきました。クロムメッキ部品、研磨されたステンレス鋼、鏡面仕上げのアルミニウムといった部品は、肉眼では完璧に見えても、画像測定システムでは最も困難な課題となることがよくあります。

多くのお客様は、初めてこのような部品の測定を試みる際に、画像上に大きな光点が現れ、真のエッジを判別することがほぼ不可能になることに気付きます。また、同じ箇所を繰り返し測定しても結果に一貫性がなく、再現性が低いという報告もあります。この問題は、特に自動車部品、研磨された金型、装飾部品でよく見られます。

根本的な原因は明白です。画像計測は、ワーク表面からの拡散反射を利用して安定したグレースケールのエッジを形成します。しかし、反射率の高い表面は鏡のような挙動を示します。入射光は反射の法則に従い、その大部分は一定の角度で反射します。その結果、カメラは滑らかなグレースケールの遷移ではなく、露出オーバーの領域を捉えてしまいます。真のエッジが「白飛び」したり、偽のエッジが現れたりして、ソフトウェアに誤認識を生じさせてしまうのです。

あるクライアントが、クロムメッキの自動車トリムの検査中にこの問題に遭遇しました。同じ位置を3回測定したところ、数十ミクロンもの差が出ました。当初、機器の精度不足が原因ではないかと疑われました。しかし、画像を分析した結果、強い反射光によってエッジが隠れてしまい、ソフトウェアが毎回異なるエッジポイントを検出していたことが判明しました。この問題を解決しないと、正確な測定ができなくなるだけでなく、生産バッチ全体の判定を誤るリスクも高まります。

私の経験に基づいて、私は通常、次のような対策を提案します。

1. 照明を調整します。反射率の高い部品は、一方向からの照明に最も敏感です。同軸照明は、レンズへの光とレンズからの光を同じ軸に沿って照射するため、強い反射を最小限に抑えることができ、多くの場合効果的です。ステンレス鋼の表面の場合は、偏光板を追加することでグレアを抑えることもできます。最新の画像測定機には、多角度照明を可能にする制御可能なセグメントリングライトが搭載されていることが多く、オペレーターは最も鮮明な画像を選択できます。これはクロム部品の測定に非常に便利です。

2. 一時的な表面処理。お客様のご承認をいただければ、マット現像スプレーを表面に塗布することで、鏡面反射を拡散反射に変えることができます。例えば、ある金型製造のお客様は、測定がほぼ不可能な研磨部品を扱っていましたが、スプレー塗布後、エッジが明瞭になり、結果が大幅に安定しました。薄板部品の場合は、フロストフィルムを貼ることでも画像品質が向上します。もちろん、このような方法は工程が増えるため、プロセス要件とのバランスを取る必要があります。

3. ソフトウェアとアルゴリズムを最適化する。ハードウェアだけでは必ずしも問題を解決できるとは限らず、ソフトウェア処理が重要な役割を果たします。マルチしきい値フィッティングとグレアフィルタリングにより、露出オーバーのピクセルを除外し、エッジ検出の精度を向上させることができます。サブピクセルフィッティング技術も有用で、エッジがわずかにぼやけている場合でも再現性を高めることができます。

さらに、私はお客様に環境と固定具の確認を頻繁にお願いしています。機器自体の問題ではなく、周囲光が強すぎたり、不安定なクランプで反射角が変わってしまったりすることが原因である場合もあります。条件が一定でなければ、画像結果は必然的に変化します。

まとめると、反射率の高い材料は画像測定において明らかに課題となりますが、解決不可能なものではありません。光学特性を理解し、照明調整、表面処理、アルゴリズムの最適化を組み合わせることで、ほとんどの場合、適切な解決策を見つけることができます。20年以上の経験から、測定問題の解決は機械だけに頼るのではなく、材料の挙動を理解し、現場で柔軟に対応することが重要であることを学びました。