20年以上にわたり画像測定業界に携わってきた中で、多くのお客様が特定の問題に繰り返し直面しているのを見てきました。それは、透明または半透明の材料を測定すると、しばしば満足のいく結果が得られないというものです。ガラス、アクリル、透明プラスチック部品、そして特殊コーティングが施された一部の光学部品は、一見普通の材料のように見えますが、画像測定システムでは、しばしば大きな問題を引き起こします。

多くのお客様は、ガラスやアクリル部品を初めて検査する際に、エッジがぼやけており、画像上で真の境界を判別することがほぼ不可能であることに気づきます。中には、同じ部品でエッジの位置が異なる二重輪郭が見られるという報告もあり、寸法測定値に大きなばらつきが生じることがあります。この問題は、光学ガラス、透明スクリーン、レンズ、精密ハウジングなどで特によく見られます。

根本的な原因は、これらの材料の光学特性にあります。画像測定は、表面からの反射光を利用して明確なエッジを形成します。透明な部分はほとんどの光を透過し、ごくわずかな光だけがカメラに反射するため、必然的にエッジがぼやけてしまいます。さらに、透過光は表面間で何度も屈折・反射するため、画像に重なり合った「偽のエッジ」が生じ、場合によっては実際のエッジよりも目立つようになり、ソフトウェアに誤認識を招きます。半透明または曇りガラスのような表面は光を強く散乱させ、グレースケールの分布が不均一になり、アルゴリズムがノイズによって妨害される原因となります。

あるお客様がガラスカバープレートの測定中にこの問題を経験しました。システムをどのように調整しても、画像のエッジはぼやけたままで、測定寸法は数十ミクロンも変動しました。当初は装置の不安定さを疑われました。しかし、分析の結果、問題は機械ではなく、光透過によって上面と下面からの信号が重なり合い、ソフトウェアが真のエッジを正しく識別できなかったことが原因であることが判明しました。適切な処理を行わないと、測定結果を信頼できるプロセス基準として活用することはできません。

これらの課題に対処するために、私は通常、顧客にいくつかの対策を講じるようアドバイスしています。

1. 照明を調整します。標準的なリングライトは透明部品には効果がないことが多いため、通常はバックライトの使用をお勧めします。同軸バックライトは輪郭をシルエットのように映し出し、非常に明確なエッジを生成できるため、透明部品の測定によく使用されます。半透明または散乱性の高い材料の場合は、低角度の拡散光や複合照明によってエッジのコントラストを高めることができます。

2. 一時的な表面処理。お客様のご承認を得た上で、現像液スプレーを塗布するか、一時的な曇りフィルムを貼ることで、透過光を拡散反射光に変換できます。あるお客様は、透明プラスチック部品を測定していましたが、洗浄可能なスプレーを使用することで、画像のエッジが鮮明になり、測定の再現性が大幅に向上しました。これらの方法は追加の工程を必要とするため、お客様はメリットと生産要件を比較検討する必要があります。

3. ソフトウェアアルゴリズムを最適化します。透明部品の測定はアルゴリズムに大きく依存します。マルチしきい値フィッティングは、真のエッジと偽輪郭をより正確に区別し、フィルタリングは光学ノイズによって生じる不安定な点を除去します。二重エッジの問題については、幾何学的基準を用いることで、プロセス要件を満たすエッジのみを選択できます。サブピクセルフィッティングは、エッジがわずかにぼやけている場合でも、再現性を向上させます。

4. 環境と治具を検討してください。背景は透明部品の撮像に大きな影響を与える可能性があります。コントラストを高めるために、通常は黒色ステージの使用をお勧めします。治具は光路内に入らないようにしてください。余分な反射が生じ、エッジ検出に支障をきたす可能性があります。

まとめると、透明および半透明材料の測定における主な課題は、光の透過、屈折、散乱に起因します。これらの光学現象を理解し、適切な照明、表面処理、アルゴリズムの最適化を組み合わせることで、ほとんどの問題を解決できます。20年以上の経験から、画像測定は機器の精度だけでなく、材料特性と光学原理への深い理解が必要であることがわかりました。この両方の側面に対処することによってのみ、透明部品を正確かつ一貫して確実に測定することができます。