AI外観検査とは?ルールベースとの違いと導入の進め方

AI外観検査とは何か、ルールで判定する従来のマシンビジョンとどこが違うのか、どんな不良に向き、向かないのか、サンプルの確認からラインへの適用までの導入の進め方をまとめました。

AI外観検査は従来のマシンビジョンによる検査と何が違い、自社のラインに合うかをどう判断すればよいですか?

従来のマシンビジョンは人が決めたルール(明るさ、大きさ、位置)で判定し、AI外観検査は良品と不良品の画像を学習したモデルで判定します。スクラッチや異物のように形がさまざまでルールにしにくい不良に適しています。ただし画像に不良が写っていなければAIにも見つけられないので、撮影から確認し、自社製品のサンプルで試験してから決めます。

一文で言うと

AI外観検査は、カメラで撮った製品の画像を学習済みのモデルが見て、良品と不良を分けたり不良の位置を見つけたりする検査です。外観検査を人の目で行っていた工程や、ルールで判定するマシンビジョンではうまく分けられなかった工程で使われます。

カメラと照明が先で、AIはその次です。画像に不良が写っていて初めて、モデルは学習できます。

ルールで判定する検査と何が違うのか

  • 項目: 判定の根拠; ルールベースのマシンビジョン: 人が決めた値:明るさ、面積、長さ、位置; AI外観検査: 学習した画像からモデルが身につけた基準
  • 項目: 向いている用途; ルールベースのマシンビジョン: 寸法、有無、位置のように値で決められる判定; AI外観検査: スクラッチ、異物、しみのように形がさまざまな外観不良
  • 項目: 準備するもの; ルールベースのマシンビジョン: 判定ルールとしきい値; AI外観検査: 良品と不良品の画像、ラベル
  • 項目: 新しい製品や新しい不良が出たら; ルールベースのマシンビジョン: ルールを修正します; AI外観検査: 画像を加えて再学習します
  • 項目: よくある問題; ルールベースのマシンビジョン: 少し違うだけで不良と判定され、過検出が増えます; AI外観検査: 学習になかった種類を見逃すことがあるので、再学習の手順が必要です

二つのうち一つだけを選ぶ必要はありません。寸法は測定で測り、外観不良はAIで見るというように、一つのラインで併用する場合が多くあります。IntLearn Proにも、AIエンジンと一緒に寸法計測(IntMeasurement)モジュールが入っています。

向いている用途と向いていない仕事

AIを先に検討してよい場合です。

  • 熟練者は見ればわかるのに、ルールに落とし込みにくい不良
  • ルールを厳しくすると過検出が増え、緩めると見逃しが増えて、しきい値を調整し続けているライン
  • 人が替わると判定基準も一緒に揺らぐ検査

ほかの方法を先に見たほうがよい場合です。

  • 今の画像で不良が見えないとき:照明とカメラから見直します。
  • 公差を測れば済む寸法検査:測定のほうが単純です。
  • 社内で何が不良か合意できていないとき:基準を先にそろえないと、ラベルも揺らぎます。

不良サンプルが少なくても始められますか

不良がまれなラインほど、よく出る質問です。方法はいくつかあり、どれが合うかは製品を見ないとわかりません。

  • 異常検知(IntAnomaly):普段の製品と違う部分を見つける方式です。
  • 欠陥合成(IntSynthesis)とデータ拡張(IntAugmentation):学習画像を増やします。
  • IntLearn Kinesis:ロボット・コンベヤ・カメラを仮想セルとして構成し、合成データで学習して、設置前に撮像条件と検査性能を確認します。

それでも実際の不良サンプルがあれば、試験結果はずっと信頼できます。不良サンプルのない試験では、見逃し率を計算できません。

導入はこの順序で進めます

  • ご相談・サンプル確認:検査対象と見つけるべき不良、ラインの条件を一緒に確認します。
  • 設置前の検証:IntLearn Kinesisの仮想セルで撮像条件と検査性能を確かめられます。
  • ラインへの適用:IntCloud Opticで撮った画像でIntLearn Proを学習し、検査パッケージ(.izpkg)をIntScan ProやIntSightに適用します。
  • 結果確認・再学習:結果を確認し、現場のデータでモデルを再学習・再検証します。

お使いの装置があれば、ステップ1で保存済みの画像から見ます。詳しい項目は既存の検査装置にAIを追加するときに確認する項目にあります。

結果は何で判断するのか

精度の数字一つでは判断しにくいものです。見逃した不良(見逃し)、良品を不良としたもの(過検出)、ライン速度についていけるか(処理量)を、同じサンプルで一緒に見ます。評価単位を画像にするか製品にするかも先に決めます。見逃し・過検出・処理量の確認方法に、表の形式とあわせてまとめました。

限界と注意事項

この記事は一般的な説明です。自社製品に適用できるかどうかは、サンプルと撮像条件、工程を検討して初めてわかります。照明とカメラを変えずに済むか、どのエンジンが合うかも同じです。