社会や産業の安心・安全に寄与する製品展開
・セメントキルンタイヤ部検査装置
1.

はじめに

・人体シミュレーション試験装置
・プラントのオンライン型設備診断システム

近年、我々を取り巻く生活環境や社会・産業における安心・安全が脅かされる事象が数多く見ら・化学分析自動化機器

れるようになってきた。従来は地震や台風等の自現在では、自動車関連試験装置、Ｘ線検査装置お然災害による不安や、各種プラントや発電所等のよび液晶基板検査関連装置のような我々の生活や、基幹産業設備における災害や事故により安全が脅

それを支えるや製品の安心・安全を担保するためのかされる場合が一般的であったが、アメリカの同検査試験装置を中心に商品展開を行っている。

時多発テロやロンドンサミット時の地下鉄爆発事

自動車関連試験装置は当社の自動検査装置の件のようなテロによる危険、レジャー施設での人

ベースであるメカトロ、ロボット制御技術に、永身事故や六本木ヒルズの回転扉挟まれ事故のよう年培ってきたセンサ計測技術を織り込んだ自動車に、身近でかつ何時、誰に起きても不思議でないの性能や耐久性の向上を支援するための試験装置事件、事故が頻発するようになった。そのためにで、自動車部品のみならず、車体関連まで幅広い

社会や産業の安全・安心に寄与できる製品の必要試験装置を提供している。
Ｘ線検査装置は、当初は増加傾向にあった拳銃性が今までになく高まっている。
当社では発足当初から、検査計測サービスを提や麻薬などの密輸品を検査するための装置として供してきたが、その技術をベースとした検査計測製作を始め、主に輸入貨物を検査する目的で税関機器の製作販売も行ってきた。当初、非破壊検査向けに納入されたが、現在では空港手荷物や郵便装置の自動化から始め、その後、各種の自動検査

物の検査用のＸ線検査装置を開発し、製造販売し計測装置を開発し、商品化してきた。現在ではそている。

の軸足を社会や産業の安心・安全に置き、これに液晶基板検査用関連装置としては現在レーザ寄与できる各種の検査計測装置あるいは試験装置

カッタに注力しており、液晶基板の大型化の進展を製造販売している。

にあわせて開発し、製品を納入している。

最初に原子力関連設備の安全を確保するための当社では、これらの主力商品に加えて、従来か製品として、ＩＨＩが開発した原子炉圧力容器やらの原子力関連の自動化機器、ミニプラントの開格納容器あるいは配管の定期検査等に使用する自発・製造・販売およびメンテナンスを展開してい動検査装置（ＩＳＩロボット）の製作を始め、そる。その技術と製品群について以下に紹介する。

の後各種の検査計測試験装置を製作してきた。そ2.

自動車の性能向上のための技術と製品の中で特徴的な製品としては次のものがある。
2.1

・油タンク底板自動板厚測定装置

近年、環境問題がますます大きくなっており、・水中あるいは空中壁面走行自動検査装置
・配管内自走式自動検査装置

自動車メーカは排出 CO2 削減のためエンジンの・航空エンジン部品等の大型自動蛍光探傷装置

ハイブリッド化や転がり抵抗の低減、車体の軽量̶

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自動車部品用試験装置について102

̶

08.10.16 1:36:23 PM

化など様々な低燃費化を目的とした開発を行ってには電気サーボモータや油空圧シリンダなどがいる。同時に、安全性、性能向上にかかわる製品多く用いられる。これらは常温環境下での使用開発も継続的に行われており、自動車の性能向上を前提として作られた物が多いため、そのままには目を見張るものがある。

高・低温環境下で使用すると正常な機能・性能

こういった製品を開発するためには、非常に高が得られない。特別に高・低温環境で動作する

精度な計測技術や、実際に自動車が置かれている

アクチュエータを採用することもあるが、コス

複雑な環境条件を忠実に再現できる技術が必要でト面から市販品を使用する場合は熱計算を行っある。

た上で様々な熱対策を施し使用している。

当社では様々な検査計測業務で培った計測技術

もう一つは断熱設計である。供試体近傍のと各種システム設計技術を融合させ、高度化する

高・低温環境を維持するためには周囲を断熱壁

自動車部品を開発するための試験装置を提供してで囲う必要がある。しかし、一般的に断熱壁にいるので紹介する。

用いられる断熱材は軽量で空気層を多く含む物

2.2

評価試験装置要素技術と設計技術が多く剛性が低い。このため、供試体に直接断（1）高・低温環境下での複合動作試験技術

熱材を取り付けて荷重負荷を加えると供試体が自動車部品は走行中に様々な振動・衝撃等

動いてしまい試験ができない。金属に供試体をの外乱負荷を受けるため、部品単体・装置シ固定すると金属部から熱が外部に逃げてしまう

ステム単位で製品に長期間の荷重負荷をかけため、供試体の周囲温度の悪化を招くだけでなて耐久性を評価する試験が実施されている。

く、結露による外部機器の破損などの問題が発しかし、自動車部品は荷重負荷以外に外気温生する。したがって、試験内容に応じて、断熱やエンジン熱などの熱負荷にも大きな影響を計算を行い、熱損失と強度をバランス良く配慮うける。以前は、試験装置の制約から荷重負した装置設計を行う必要がある。当社では高・荷試験を行った後、熱環境負荷試験を行って低温環境を考慮した複合的な負荷条件の試験をいたが、試験時間が個別に必要なため試験期行うことができる試験装置設計技術を有してお間が長期になる問題があった。また、常温とり、数多くの実績がある。今後も様々な客先ニー

熱環境下では部品の耐久性に差がでるため、ズに応え、高・低温環境機能を備えた複合動作

実際の使用状況と異なる試験結果が出てしま試験装置を提供していく所存である。

うなどの問題もあった。そこで、最近の試験
装置は温度環境を変化させることができる機器と一体化し、供試体の周囲温度を変化させつつ荷重負荷を与えることができる複合試験装置が主流になりつつある。供試体に温度負荷を与えると、試験装置自身にも温度負荷が加わるため、試験装置設計には色々な配慮が必要となる。
一つはアクチュエータやセンサの熱対策であ
図1る。供試体に荷重負荷を与えるアクチュエータ̶

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103

̶

低温試験中の供試体

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（2）油圧サーボに置き換わる電動サーボによる装を掛ける機構部で使用する。

置設計

以上述べたように、どちらのシステムも一長一

従来、高出力を必要とする試験装置の場合、

短があり、仕様と目的を十分に検討し上で選択す

電動サーボでは得られる動力が小さいため、油る必要がある。しかし、電動サーボで仕様を満足

圧サーボを駆動源とするシステムが採用されてさせることが可能であり、且つ、油圧源が設置さおり、稼働中の試験装置では多くの場合、油れていない施設内で使用する場合、油圧サーボを

圧サーボが採用されている。近年、電動サーボ採用するケースは殆どない。特に小型の装置に於の出力が大きくなってきており、これまで油圧

いては顕著である。当社では可能な限り積極的にサーボでしか実現することができなかったシス

電動サーボを使用することを推奨している。

テムを電動サーボで構築できるようになってき（3）エアーベアリング制御技術た。さらには、電動サーボ特有の性能を利用し、近年ニーズが増えているタイヤ試験機用フ油圧サーボを使用した試験装置よりも優れた試

ラットベルトシステムでは、タイヤの荷重を支験装置を開発することが可能となった。

える機構が重要となっている。タイヤの試験荷（ア）電動サーボのメリット

重は数百キログラムから数トンと非常に大きい

電動サーボを使用するメリットは、①導入コ

ため、ベルトの張力だけで支えることはできなストが安価②設置スペースが小さい③位置決めい。そのため、ベルトの下にこの荷重を支え、が高精度④エネルギーロスが小さくランニング

かつベルトとの摩擦が小さい荷重支持の構造がコストが安価⑤低騒音⑥メンテナンスが容易⑦必要となる。現状の試験機では小径ローラーを

油漏れの心配が無い等である。

多段に並べて擬似的なフラット面を作り出した（イ）電動サーボのデメリット

り、ベルトと支持構造の間に水の被膜を形成し電動サーボを使用した場合のデメリットは①て水ベアリングで支えたりする構造が採用され既に油圧源を設置してある施設での電気ノイズている。しかし、小径の多段ローラーは正確な対策が必要②出力が 6kW を超えると既製品の意味でのフラット面にはならないために精度を中では選択肢が少なくなるため高コストとなる要求される計測には適さず、多段ローラー部分場合がある等である。

でベルトに繰り返しの曲げが作用するためにベ（ウ）電動サーボ化の実績

ルト寿命も低下させるという問題がある。また、①ステアリングコラム疲労・捩り試験装置

水ベアリングは、ベルトと支持機構の間に形成

自 動 車 用 の ス テ ア リ ン グ コ ラ ム に 対 し、された水被膜がベルトと一緒に連れまわってしMAX120rpm、500Nm でトルクを掛ける機まうために周囲に水を飛び散らせてしまい、装構部で使用する。

置側の防水処理や水の回収循環に要する付帯設②半径方向負荷耐久試験装置備も非常に大掛かりとなる。そのため、周囲の回転ドラムにタイヤを MAX 50kN で押付装置に悪影響を与えず、水回収の必要もないエ

ける機構部で使用する。

アーベアリングの採用が求められている。次③端当て試験機に、エアーベアリングで物体を浮上させるため

自動車用の電動パワーアシスト付操舵機構の技術として必要なことを簡単に述べる。

部 に 対 し、MAX 150rpm、80Nm で ト ル ク̶06.indd 104

空気で物体を支持するには、支持する物体と104̶

08.10.16 1:36:25 PM空気との間に「空気圧力×支持面積＞物体荷重」の関係を連続して維持しなければならない。
この関係から、支持面積は空気圧力が高いほ
ど小さくできるが、使用可能な空気圧力により決定され、面積を確保するために図２に示すリセスという空間を設ける。
リセス内の空気圧力は、オリフィスからの空気供給量とリセスからの排気（漏洩）量とのバ
ランスにより決まる。オリフィスは、リセス内の空気圧力が物体を浮上するために必要な圧力

図3

タイヤホイール変位計測装置外観写真

表1

タイヤホイール変位計測装置主要仕様

以上を維持できるように設計する。実際の装置使用時にはリセス内の空気圧力を一定値に維持するために細部を調整する。
2.3

自動車の性能向上を支援する製品群（1）タイヤホイール変位計測装置
自動車用タイヤホイールは自動車走行中に様々な複合荷重を受けて複雑に変形する。ホイールの剛性は自動車の操縦安定性はもちろん、乗り心地などの人の感覚に密接に関わっており、ホイールの性能把握のために、剛性・荷重に対する撓みを正確に計測する装置が求められている。当社では、タイヤホイールに様々な荷重を加えつつ高精度に変位量を計測し、剛性・加えた状態で、ホイールの外側・内側双方から各種特性を計測する装置を製作している。図３

ホイールの変形量を高精度過電流センサによりに装置外観を表１に主要仕様を示す。タイヤを自動計測する。センサヘッドは超高精度なＸＹ

とりつけたホイールを装置中央の主軸部分に取直交ロボットに取り付けられており、変位計測

り付け、下方より鉛直方向・水平方向の荷重を精度± 20µm、変位計測再現性± 1µm という精度でホイールの変形を計測できる。

オリフィス（2）車両傾斜角測定装置

リセス

本装置は自動車の安定性の審査に用いるための検査用装置である。車両を傾斜テーブル上に搭載し、テーブルを傾斜させることで、車両の横転限界角度を審査するために利用される。自動車は、道路運送車両法により左右それぞれ
35 度まで傾斜しても転覆しないものであるこ
図2とが義務付けられており、主に新車種、大型ト

エアーベアリング断面図

̶06.indd 105

105

̶

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08.10.16 1:36:25 PM図5
図4

ディファレンシャルギア特性試験装置概要

車輌傾斜角測定装置試験状況写真る装置である。

ラックや高所作業者等の特殊車両に対して安定（ア）特徴性の審査が実施される。

本装置の特徴は下記の通りである。

（ア）装置仕様①ダイレクトドライブモータを使用し高精度

最大傾斜角

：45°

かつ高トルクで入力可能

傾斜テーブル寸法 ：W 3000mm×D 9000mm

主制動軸、従制動軸の制動力を独立制御可

最大搭載車両重量 ：25t

能（イ）今後の展望

入力軸を上下前後に、制動軸を前後に位置

本装置を用いた審査では、対象車両が横転す調整でき、複数サイズのギアに対応可能

るか否か、実際に傾斜させなければ判らないた

トルク計により、ギアへ実際に掛かっていめ、万一、大型車両が横転すると危険な場合がる制動力を計測可能ある。また、車両を台板上にワイヤーで固定すレーザードップラーセンサーにより、ギアるなど事前準備に時間がかかり、実際に審査角の入力軸と出力軸間の伝達特性を計測可能度である 35 度まで車両を傾斜させるまでに時間

FFT アナライザーを使用し、回転ムラの周がかかるため、審査時間の短縮が課題となって波数特性の解析が可能いる。そこで、車体を少し傾斜させるだけで、（イ）仕様

重心の移動を計算し、車両の転倒角度を予測す

装置サイズ：D2200mm×W2800mm×H1500mm

る機能を有する装置を開発中である。転倒を予（センサ込み）防する事前準備が不用になり、車両を 35 度まで

入力仕様：回転数 120rpm、トルク 200N ･ｍ（定傾斜させずに済むために、審査時間の短縮と審格）、検出分解能 0.72 秒

査官の危険を防止することができるようになる。

制動力仕様：400N ･ m（3）ディファレンシャル特性試験装置

各軸の調整範囲

本装置は、自動車に使用されているディファ

駆動（入力）軸：上下 60mm、 前後 300mm

レンシャルギアの伝達誤差などの特性を計測す̶

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主従制動軸：前後 300mm

106̶

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付属機器：ギア用潤滑油供給装置、レーザーとは、ウインカーやワイパー操作を行うレバー

計測器

型のスイッチがつけられているもので。試験で（4）車載電装スイッチ耐久・性能試験装置

はレバーの左右操作（ウインカー操作）や前後

最近の自動車にはモータやコンピュータなどの操作（ライトパッシング操作）、およびハンド

数多くの電装品が搭載されており、これらの電装

ル旋回操作などを様々なパターンを組み合わせ品を人間が操作するために使う機能部品がスイッて試験を行うことができる。試験装置に複数のチである。車載スイッチには非常に多くの種類がスイッチを搭載し、高・低温試験を行う場合はあり、中にはエンジンの始動キーやウインカー・

試験装置ごと、恒温槽内部に設置して試験を行

ワイパーなど安全上、非常に重要なスイッチもあうことができる。試験装置内部にはモータやセる。自動車用電装スイッチメーカでは自動車を安ンサ類が格納されており、高・低温試験を行う

全に動作させるため、非常に過酷な環境下でも、場合は試験装置自身が熱によって破損しないよ

安全に、かつ正確にスイッチが動作することを確

うに周囲を断熱箱で囲い、さらに適切な温度維認する試験を行っている。当社では様々な試験内持ができる装置となっている。

容に応じた試験装置を製作し、自動車部品の品質

スイッチの性能を検査する装置も試験装置の外向上に貢献している。スイッチの形状、試験種類

観は類似しているが、ロードセルやトルクセンサが多岐にわたるため、試験装置も様々な形式があ等を内蔵し、スイッチの押し操作力やトルク、スる。大きく分類すると、長期間スイッチを押す操

イッチ操作ストロークなどの変位を高精度に計測作を繰り返して行い、スイッチの耐久性を評価す

し、スイッチ押し操作力を一定に制御するなどのる試験と、スイッチを押すときの荷重計測等の性機能が搭載されている点が異なっている。
スイッチ用試験装置はユーザの工場・試験場

能評価試験にわけることができる。
以下に耐久製を確認する試験装置の一例を紹で数十台近くが稼働しており、製品の安全・安介する。本試験装置はハンドル部分に取り付け心を守るために、昼夜活躍している。

られるレバーコンビネーションスイッチと呼ばれるスイッチの耐久性を評価するものである。

現在、殆どの自動車にはハンドル操作力を軽減

ＬＣＳ ( レバーコンビネーションスイッチ )させるためのパワーアシスト機構（略称パワステ）

図6

車載電装スイッチ耐久性能試験装置
̶06.indd 107（5）電動式パワステ試験装置

107

̶

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が搭載されている。このアシスト力を発生させる

同

動力減として、エンジンの動力を利用し油圧を発DD モータ軸最大駆動トルク：200Nm

生させる方式が主流である。しかし、近年、動力同源に電気を使用する電動式パワステ（EPS）搭載

適応減速比範囲：1 〜 20

車種が急速に増えている。これは、EPS が有する最大回転速度：1200rpm

最大回転速度：150rpm（イ）ステアリングシステム耐久評価試験機

特性として①エネルギーロスが少ない。すなわちEPS を搭載したステアリング機構部試験体を

省エネ、②アシスト力をコントロールし易い、③実車搭載状態相当に固定し、ハンドル操作をシステムが油圧に比べてコンパクトなため車体にDD モータにより模擬して、端当て（機械的限搭載し易い等の理由によるものである。

界位置でストッパと衝突）にて衝撃を発生させ当社では EPS 用の試験装置として複数の実る動作を繰り返し、耐久性能を評価する試験装績があるが、ここでは２種類の試験装置を紹介置である。端当て時に衝撃的に変化するトルクする。

をトルクセンサで検出し、設定した範囲内に収（ア）EPS 減速機耐久試験機

まるように DD モータを制御している。高速な

EPS はハンドル操作力を電動モータでアシス

応答性が必要であり、高度なサーボ制御技術をトするが、モータの回転力をハンドル操作力に活用して実現している。

変換するためにウォームギアを用いた減速機が主要仕様搭載されている。本試験装置は減速機に正転・最大駆動トルク：80Nm

逆転動作を繰り返し行わせ、製品の耐久性を評

最大回転速度：150rpm

価するものである。供試体の入力軸、出力軸に（6）フラットベルト試験装置

はそれぞれ AC サーボモータと DD モータおよ

従来のタイヤ、およびサスペンション試験でびトルクセンサが接続され、単純な回転動作だは、タイヤをドラムに当てて試験を行っていた。

けではなく、操作トルクを一定範囲内に制御しながら回転させ、ギアの伝達効率を計測するこDDモータとができる。
主要仕様

トルクメータサーボモータ軸最大駆動トルク：20Nm
サーボメータEPS

トルクメータ

EPS機構部
ストッパ

ウォームギアガツン（衝突）

EPS減速機耐久試験機

図８ ステアリングシステム耐久評価試験機
̶06.indd 108

ストッパ

端当て（衝撃）動作
を繰返し行うDDモータ

図７

ひずみゲージ108̶08.10.16 1:36:27 PM

ングを採用している。
図 8 の 装 置 は、 負 荷 荷 重 1 ト ン で 時 速
180km/h の速度まで出せるように設計されている。現在タイヤは垂直押し付けのみであるが、スリップ角、キャンバー角をつけられる機構を開発中である。また、この機構で路面凹凸を模擬する機構も開発中である。
3. 空港・港湾貨物および手荷物の危険物検査装置
図9

開発中のフラットベルト試験装置の例
3.1

しかし、実際の自動車では、走行路面は平面でX 線検査装置は、平成７年に開発し、財務省（当あり、実走行状態を模擬して、より精度よく計時の大蔵省）税関で必要としていた「輸入が禁止さ測するためには試験機でもタイヤを平面で回転れている社会悪物品（麻薬、拳銃など）が貨物等にさせながら試験する必要がある。そのために、隠匿されていないか検査、確認を行なうための装置」

小型のベルトコンベヤ構造であるフラットベル

として、高出力エネルギー（300kV）のＸ線発生器

ト試験装置が必要となっている。当社では、こを搭載した第一号機を横浜税関に納入した。

のニーズにこたえるためにフラットベルト試験

当初の税関向け X 線検査装置は、検査対象貨機を開発している。このフラットベルト試験で物の大きさにあわせて検査間口を 1.5m×1.5m または、ベルトを高速回転させながら蛇行を制御す

は 1.0m×1.0m とし、X 線は 1 方向照射であったが、る技術とタイヤからの負荷荷重を支持する支持

社会悪物品の検出精度を向上させるために 2 方向機構の技術が重要となっている。

照射を提案し、その後の税関要求仕様は 2 方向照ベルトは時速 200km/h 以上の速度が必要と射（上下、左右）が主流になっている。

なるため、わずかな蛇行で直ぐにベルトが横

現在では、X 線検査装置の設置場所や地区固有にずれてしまう。これを防止するには、時速の貨物に適した各種仕様の装置を製作すると共に200km/h の状態でもベルトの蛇行量を数ミリ以

不具合時の即時対応体制を整備しており、顧客か下に抑えておく非常に繊細な制御が必要であら高い評価と信頼を得ている。

る。また、速度が増加することにより、通常の次に、セキュリティー装置として武器、火薬、搬送コンベヤなどとは異なる動きや、遠心力、可燃性物質など持ち込みが禁止されている危険物

摩擦などの影響も無視できなくなってくるのなどを検出するため、空港手荷物検査などを対で、蛇行制御はフラットベルト試験機において象にした小型のＸ線検査装置を製造・販売してい非常に重要な技術である。

る。検査間口は 750mm×550mm で、140kV 程度のまた、タイヤからの荷重を支える技術としX 線発生器を採用し、照射方向はアップシュートて、当社ではエアーベアリングを採用している。

の 1 方向である。

その他にも小型ローラーを多段で配列したもの

その他、郵便貨物を集積したロールパレットをや、水ベアリングなどの方式もあるが、ベルト丸ごと X 線検査する装置やチャーター機用などの耐久性や取り扱いの容易性からエアーベアリ

不特定の場所で使用できるように搬入口前後にフ̶

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Ｘ線検査装置への取り組み

109

̶

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リーローラを組み込んだ可搬式Ｘ線検査装置も製

出入口を短冊状のカーテンにすることにより造・販売している。

カーテンが対象貨物の形状に倣い、内部からの今後は現状の X 線検査装置に限らず、オーダー

X 線漏洩を遮蔽している。

メイド的な特殊仕様にも対応すると共に耐久性に検査中に荷物の転倒など発生しないように、優れ使いやすい X 線検査装置を市場に供給して鉛入りカーテン表面にはスベリが良く、引っ掛いく所存である。

かりが無い材質を選定している。

開発した X 線検査装置の一例を以下に紹介す（2）データ採取技術る。
3.2

Ｘ線検査装置に使用しているデータ採取シス
基本技術とその検査装置への適用

テムは、X 線センサ基板（図 11 参照）、セン（1） X 線遮へい技術

サ・タイミング IF 基板、フレームグラバー基板、

X 線検査装置は、人が内部に入ることなく、

上位系 PC で構成し、ライン・センサ方式を採また、放射線漏えい量を非常に少なくして装置用している。

外部が管理区域にならないようにすることによ

センサ基板は、入射 X 線を光に変換する X

り、労働安全衛生法・「電離放射線障害防止規線変換素子と光を電気信号へ変換するフォトダ則」に定められている X 線作業主任者の選任イオードで構成した検出器モジュールをセンサが不要になる。この規定を適用するため、X 線

基板へ直線上に並べており、そのセンサ基板を

検査装置外表面での X 線漏洩を 1 µSv/hr 以下

照射Ｘ線に正対させ配置している。IF 基板は、になるよう遮蔽している。X 線検査装置は、ラ

同時サンプリングした数千チャンネルものデー

インセンサーで X 線を受光しているため、フィタをフレームグラバー経由で上位系 PC へデー

ルム撮影のように広範囲の X 線照射は不要で、漏洩Ｘ線量を少なくするため、X 線の照射幅が数 mm になるようにスリットを設けている。
検査対象貨物は連続して X 線検査装置のコンベア上を流れ、連続して検査するため、検査室の出入口には短冊状の鉛入りカーテンを設置
図11

している。

図10

X線漏洩遮蔽の概要
̶

06.indd 110

X線センサ基板110̶

08.10.16 1:36:29 PM

タ送出するため、その送出するタイミングと

FPGA 単体で検出器全チャンネルの AD 変換を

データ配列を調整している。

同時に行っている。これによりサンプリング速更にフレームグラバー基板は上位系 PC に組度の高速化（1msec：従来の 6 倍の速度）が実

み込み、PC 上の所定メモリ領域へ入力された現できた。

数千チャンネルものデータを DMA 転送する。

（3）データ処理・描画技術

これらを用い一定周期でセンサ基板を横切る検X 線データ処理・描画ソフトウェアは、デー

査対象からの透過Ｘ線データを採取し、２次元

タ採取システム（ハードウェア）で採取した検の X 線透過画像を得ている。

査対象物の二種類の X 線データ（低エネルギー

センサ基板は 1 枚で 48ch の検出器を備え、透過 X 線データと高エネルギー透過 X 線デー

検査対象物を透過するＸ線の強弱をアナログ信タ）を元に、チャンネル毎の電気的な特性（バ号として検出している。検出器の使用チャンネラツキ）補正を行ない、加算平均処理後、透過ルの総数は大型のもので数千チャンネルにもな

画像、材質識別の画像を表示している。この表

るが、従来の処理技術ではアナログ信号をマル

示画像を検査員が見やすい画像にするため、さチプレクサにより時分割で信号経路を切り替え

らにエッジ強調（輪郭強調）や表示画像サイズてＡＤ変換していたため、サンプリング速度の補正等の処理を行っている。

に限界があり、その結果、検査装置の検査間口

セキュリティ用途の X 線検査装置は、不特（チャンネル数）と搬送速度（解像度）に制約定な物体が入った手荷物などを透過検査していがあった。

るため、検査員が物体の判断、識別、判定がしこの問題を解決するため AD 変換にΔΣ方式

やすいように透過画像を表示し使いやすさに重（アナログ信号を “粗”、“密” のパルス（0 または 1）列に変換）を採用した。ΔΣ方式の AD
変換（概要を図 12、13 参照）はデジタル回路で実現できるためＦＰＧＡ（フィールド・プロ
グラマブル・ゲートアレイ）に実装することで、⊿ΣＡＤの出力信号

FPGA

⊿ΣAD
ディテクタ

図13

＋

1BitA/D

積分器

1BitD/A

カウンタ
フィルタ
パラレル

Z -1

シリアル
変換
タイミング
ディテクタ

＋

1BitA/D

積分器

1BitD/A

図12

制御

Z -1

X線センサ基板の回路ブロック
̶06.indd 111

カウンタ
フィルタ

111

̶

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点を置いた描画処理を行なっている。その代表的な処理例を記述する。
通常、透過画像（白黒画像）、材質画像（カラー画像）の二種類が用いられる。透過画像は
主に厚さと形状の識別判断に用いられ 255 階調のグレースケールで表示し、材質識別画像は、(a) 高輝度画像(厚物用)(b) 低輝度画像(薄物用)二種類のセンサデータ（低エネルギーと高エネ
図15ルギー）の減衰量の差から検査対象物を構成す

輝度調整した検査画像

る材質のみかけ上の原子番号を演算し、無機物（青色表示）、中間物（緑色表示）、有機物（橙色表示）に分類した材質識別（カラー）画像を作成・描画している（図 14(a) (b) 参照）。特に爆発物や麻薬など有機物系と重火器の無機物系を色分けし、その色と同じ位置の透過画像を確認することで形状認識がしやすくなるように描図16画している。

17）等を行っている。

更に、検査時間の短縮及び操作性向上（ワンボタン操作）を目的に、X 線透過厚みが厚物（暗3.3

く濃く表示しているもの）または薄物（明るく（1）出力可変式 2 方向 X 線検査装置

空港手荷物、港湾等大型貨物検査装置

薄く表示しているもの）を見やすくなるように

本装置は，主に港湾における輸出入貨物の検明暗調整（コントラスト調整）できる描画処理

査に使用されている X 線検査装置である。特（図 15）や、通常表示画像（低エネルギーデー

徴として，従来の検査装置よりＸ線の照射出力

タの画像 ) では表示できない厚い物体（濃い色）が強力な 300kV の X 線発生装置を搭載し，こが混在している画像に対して、厚い物体の部分れまで透視が不可能であった大型貨物（横 1.5m

のみ高エネルギーデータ（厚いものを透過した

× 縦 1.5m× 長さ 1.6m）の検査を可能とした。

画像）を合成する描画処理（図 16）、更には X

また，X 線発生装置を縦方向と横方向に配置

線が透過しにくい厚い物体に着色し、鈍器（重しているので、一回の検査で 2 方向からの透視火器）の疑いを分かりやすくする描画処理（図画像が得られることから，検査貨物の向きや(a) 透過画像
図14(b) 材質画像
図17

検査画像（通常）̶

06.indd 112

High Sense画像

112

High Density画像̶08.10.16 1:36:30 PM

方向を変えることなく高精度な検査がおこなえ

式（のれん式）の鉛カーテンを備えている。検る。図 18 に装置外観を、表 2 に代表的な装置

査貨物を搬送するコンベア部は平ベルトを用いの主要仕様を示す。

ている。貨物の受け面を平面構造として検査中

装置は，検査室，コンベア部，操作部で構成に貨物の揺れ動きを防いでいる。

している。検査室は，鉄板と鉛の複合構造で X（2）出力固定式 2 方向 X 線検査装置

線を遮へいしている。また，検査中の X 線を本装置は，港湾、空港などにおける中型の輸遮へいするため，搬入出口と検査室内部に固定

出 入 貨 物（横 1.0m× 縦 1.0m× 長 さ 無 制 限 ） の図18

出力可変式２方向Ｘ線検査装置 IXI300-150150D 外観

表2

出力可変式２方向X線検査装置 IXI300-150150D 仕様

̶

06.indd 113

113

̶

IIC REVIEW/2008/10. No.40

08.10.16 1:36:31 PM

検査に使用されている X 線検査装置である。

る。図 19 に装置外観を、表 3 に代表的な装置

特徴として出力の低い X 線発生装置（140kV）の主要仕様を示す。

を用いて検査室を小さく構成しながらも，水平方向と垂直方向の 2 方向に X 線発生装置を搭

本装置は、主に空港におけるセキュリティ

載しており、いわゆる固定式のコンパクトなの検査に使用されている X 線検査装置である。

良さと 2 方向検査の良さを兼ね備えた装置であ

出力が低いＸ線発生装置（140kV）を使用し、

図19

出力固定式２方向Ｘ線検査装置 IXI140-100100D 外観

表3

出力固定式２方向Ｘ線検査装置 IXI140-100100D 仕様

̶

06.indd 114（3）出力固定式 1 方向 X 線検査装置

114

̶

08.10.16 1:36:31 PM

機 内 持 ち 込 み 手 荷 物（ 横 0.75m× 縦 0.55m× 長にしたＸ線検査装置である。従来の X 線検査

さ無制限）の検査に適した小さな検査室で構成装置は据え置き型であるため、設置が終わるとしている。X 線発生装置は縦方向または横方向

容易に動かすことができなかった。

のいずれかに配置できる。図 20 に装置外観を、

可搬式 X 線検査装置は、設置スペースが狭表４に代表的な装置の主要仕様を示す。

く X 線検査装置を設置したままにできない、（4）可搬式 X 線検査装置

あるいはチャーター便への対応などで検査場所

本装置は、機動性を高めるため，移動を可能が固定できない等の条件に対応するため、可搬性と保管の利便性とを追求した装置である。
可搬性に重点をおきつつ、搬送コンベア突
き出し部を折りたためる構造としたので、設置しやすく保管時の占有面積が小さい検査装置になっている。図 21 に保管状態を、図 22 に使用状態を示す。
装置は、検査室、搬送コンベア、操作部で構成している。検査室には検査中の X 線を遮へいするため、搬入口と搬出口にそれぞれ固図20

定式（のれん式）の鉛カーテンを備えている。

出力固定式１方向Ｘ線検査装置
IXI-7555 外観
表4

検査室から張出した搬送コンベア部はベルト

出力固定式１方向Ｘ線検査装置 IXI-7555 仕様

̶06.indd 115

115

̶

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08.10.16 1:36:32 PM

図22

図21

可搬式Ｘ線検査装置 IXI100-6545-Ｒ
外観（使用状態）

力は 110kV である。

可搬式Ｘ線検査装置 IXI100-6545-Ｒ
外観（保管状態）

表５に主要仕様を示す。
（5）ロールパレット用 X 線検査装置

コンベアとフリーローラで構成し、折りたた

本装置は、航空保安の強化を図るため、航空み可能である。

機に搭載する小包郵便物等について検査し、隠装置の 4 隅に運搬用のキャスターと、装置固匿される爆発物等の危険物を検出するために使定用のストッパーを備えている。X 線の照射は用するものである。

下から上への１方向で、X 線発生装置の最大出

今までの検査装置では、ロールパレット（郵表５ 可搬式Ｘ線検査装置 IXI100-6545-Ｒ 仕様̶

06.indd 116

116

̶08.10.16 1:36:32 PM

便物、小包などを配送するときに使用しているかた。構成は、出力可変式 2 方向を基本に水平一方ご型状の台車）から一旦検査物を降ろし、個々に向照射に改造し、検査対象貨物が特定された装置

検査装置を通さなければならず、検査に時間がかであることと、検査時間の短縮を図るため工夫しかっていた。今回開発した装置は、ロールパレッた構造を比較し表６に示す。図 23 から図 25 には、トを丸ごと検査可能とし、検査効率の向上を図っ

ロールパレット用検査装置の外観を示す。

表６ ロールパレット用X線検査装置の改善

X 線発生装置収納部

ロールパレット

検査室

非常停止スタンド

操作机
操作パネル
コンベア

モニタ

誘導用ガイド
すべり機構

図23

図24

ロールパレット用X線検査装置 外観

鉛カーテン開状態

図25

̶

06.indd 117

117

̶

鉛カーテン閉状態
IIC REVIEW/2008/10. No.40

08.10.16 1:36:33 PM

4.

いる液晶基板検査装置、欠陥リペア装置と並んで、液晶産業向け液晶基板検査工程内装置

当該工程内インライン装置として運用されている
IHI グループは、1990 年代始めに液晶ディスプ装置で、当社の主力装置である。ここでは、レー

レイの市場拡大を予測し、新規事業参入を目標にザカッタに関する当社固有の要素技術、及び液晶

液晶ディスプレイ用アレイ基板検査装置の開発に

基板の大型化に対応して納入してきた主なレー着手した。

この液晶アレイ基板検査装置の開発

ザカッタを紹介する。液晶テレビは、現在 40 イ

により、生産の歩留向上に寄与するアレイ検査プ

ンチサイズが広く市場に浸透しつつあるが、1990

ロセスのインライン化構想を提案してきた。アク

年代は、パソコン用液晶ディスプレイが主流で、ティブマトリックス型液晶ディスプレイは、現在

10 〜 17 インチクラスが主に生産されていた。参ノートパソコンを始め、液晶テレビの主流となっ考として、図 26 に液晶ディスプレイ用液晶基板ているが、弛まない表示性能向上、大型化への取のサイズの変遷を示す。市販の液晶ディスプレイ、組が不可欠である。液晶ディスプレイは百万単位

液晶テレビのサイズが図 26 の液晶基板サイズよの画素の集合から構成されており、この画素一つ

り小さいのは、液晶ディスプレイサイズに相当

一つの性能が液晶ディスプレイの表示性能を左右する TFT アレイをガラス基板上に複数枚形成し、している。そのため、画素の欠陥検査を画素が形

後工程で各サイズにカットするからである。なお、成される工程（アレイ工程）で検出して、その欠次節で図 26 の第 4 世代、第 6 世代、第 8 世代に

陥レベルによって欠陥を分類すれば、可能な欠陥ついて、各世代のレーザカッタを紹介する。

のリペアなど後工程の無駄を省く効果がある。現

4.2

在、液晶業界は、液晶ディスプレイの需要がます（1）画像処理による精密位置決め（サーボ）技術

ます高まっている中、激しい販売価格の低下に晒

液晶基板上のアレイパターンを精密にレーザされており、表示性能の向上と生産性向上を目指カットするためにガラス基板のアレイ位置を認して凌ぎを削る努力を続けている。当社のような識するための技術である。レーザカッタでは、装置メーカは、生産効率向上に寄与することが装液晶アレイ基板にパターンされたアライメント

置販売における不可欠且つ必須条件であることを用マークを画像処理によって正確に認識するこ認識し、常に液晶基板の大型化に対応できる装置とで、精密な位置決めを行っている。画像処理

大型化と性能向上、コスト低減を実現していかなによる位置決めや焦点合わせは一般的に適用さければ生き残れない。当社は、液晶基板の大型化れる技術であるが一辺 3000mm を超える液晶基に対応した装置を実現すべく、負荷軽量化を図り、板上にアレイパターンを正確（確度± 30um 以

高比強度、高比剛性を実現するなど、生産効率向下）にレーザカットする技術は当社固有の技術

上（TACT ダウン）に向けた開発を進めている。

で、機械的手段による超大型ガラス基板の位

本節では、当社が開発してきた液晶関連装置の内、置決め技術と画像処理技術を組合せたものであ

レーザカッタに関して、当社の持つ要素技術とこる。液晶基板上には位置を特定するためのマー

れらをどのようにレーザカッタに生かしたかにつクが配置されており、これをアライメント用

いて紹介する。

マークと呼ぶ。そのマークの位置を計測するこ4.1とで、精密な位置決めを実現する。液晶基板は、

液晶検査工程内レーザカッタ

レーザカッタは、液晶検査工程内で運用されて̶06.indd 118

要素技術

ローダアンローダによってレーザカッタ内に搬118̶

08.10.16 1:36:34 PM

液晶基板サイズの変遷
5000
4500
第 10 世代 約 2850x3050

4000
3500

対角線長(mm)

第 8 世代 約 2200x2500

3000
2500

第 6 世代 1500x1850

2000
第 5 世代 1200x1300

1500

第 1 から第 3 世代
550x6501000
360x465

第 4 世代500
1991
1990 300x400

1994
400x500

1999
1999

680x880

2004
2004

2006
2006

2008

0

西暦

図26

液晶ガラス基板サイズの変遷

送され、装置内に設けた着脱チャックのパッドの輪郭エッジ位置が大きく異なるものを除外上に置かれる。その液晶基板を位置決めしやす

して、類似度の最も高い位置を探索する方法

い状態に保持した状態で周囲からプッシャー機を採用している。画像処理の高速化のため構で移動させ、機械的位置決めを行う。機械的CPU 拡 張 命 令 で あ る SSE（Streaming SIMD

な位置決め精度は、当社の実績から約 0.5mm

Extensions）を用いて演算処理を行っている。

以下である。画像処理システムは、その位置決

なお、レーザカッタにおいては、ティーチン

めのズレを考慮した視野でマークを撮像し（図グ位置でマークが検出できなかった場合に対処

27 ①）、マークの位置を計測する。ステージおするため、撮像位置を周囲部分に移してマーク

よび光学系の誤差を含む最終的なカット精度を探索するアルゴリズムも開発している。

（繰返し確度）は± 30µm 以下を実現している。

（2）レーザ強度・波長・波形制御技術

位置決め処理について簡単に解説する。

レーザカッタに適用するレーザシステムは、

ア．ティーチング

液晶基板上に形成された液晶パターンを精密に予め撮像位置及びマークのイメージ（図 27

カットする装置である。従って、レーザビーム②）を登録し、パタンマッチングによりマー

サイズを最適化し、パターンを破壊することがクのワーク座標（液晶基板上の座標）およびないカットを保証しなければならない。異常なステージ座標を合わせる。

入熱によってガラスに傷をつける、あるいは、

イ．パタンマッチング

ガラス表裏の熱膨張差によってガラス割れを誘正規化相関法をベースとし（図 28）、マーク

̶

06.indd 119

発するようなことは許されない。当社では、液119

̶

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08.10.16 1:36:34 PM

② ティーチング時の登録マークイメージ① マーク位置確認時のイメージ

図27

アライメントマークの例

M

逐次探索
N
探索画像

パタン画像

N-1 M-1

Σ Σ (f (x+i, y+j) - f̲ave)・(t (i, j) - t̲ave))r(x, y)=i=0 j=0N-1 M-1

Σ Σ (f (x+i, y+j) - f̲ave)2・

i=0 j=0N-1 M-1

Σ Σ (t (i, j) - t̲ave)2

i=0 j=0f (x+i, y+j)：探索画像の画素値
f̲ave：探索画像の対象領域の画素平均値
t (i, j)：パタン画像の画素値
t̲ave：パタン画像の画素平均値

図28

正規化相関関数の説明

晶パターンに含まれる金属や高分子、或いは素レーザ光学系サブシステムで、当社固有のもの

ガラスの部分へのレーザ照射実験を行い、レーである。製作状況の例を図 31 に添付する。

ザ波長の選定、ビームサイズの最適化、ビーム
エネルギー密度とビーム形状の最適化、そしてLAN（10/10BaseTX）によって接続された外光学部品の選定を通じて光学系の最適化を図っ部機器（ローダアンローダ）と SECS Ⅱの通信た。レーザ光学系サブシステムの開発の成果を（半導体製造装置通信スタンダード 2 に基づい確認したカット写真を図 29 に示す。これからた通信）を行う技術である。通信システムは、液晶基板上のアレイのみが完全にカットされ、同様の液晶基板製造プロセスに採用されている

ガラス基板上に熱的な異常をきたしていないこものであるが、当社は、客先仕様に合わせてソとがわかる。（本写真は旧・台湾 QDI 社提供）。

フトウェアを作成することになるため、基本的

また、図 30 にレーザビームのプロファイル例な部分については共通化を図り、標準化していを示す。レーザカッタに装備している光学ヘッ

る。主な通信内容としては以下のものがある。

ドは、レーザヘッドから光学系までを含めた

ア．オンライン／オフラインの切り替え̶

06.indd 120（3）CIM 通信技術

120

̶08.10.16 1:36:35 PM

ザカットによって発生したダストを後工程に影響しないクリーン度にすべく、効率的にダストを吸引する技術を開発し、レーザカッタに適用している。効率的にイオンを利用してカット時に発生するダストの吸引効率を上げている。ダ
スト吸引システムの構成を図 32 に示す。また、
図29

図 33 に実基板で検証したダスト吸引のデータ

液晶基板上のアレイパターンカット例

を参考に示す。（本写真とデータは旧 QDI 社の提供）。
（5）光学式オートフォーカス技術
オートフォーカスは、対物レンズの自動焦点合せができるシステムである。液晶基板表面とレーザ照射対物レンズ間の距離を常に一定に保持するシステムとして開発した。従来、オー

図30

レーザカッタ装置用光学ヘッドのレーザビームプロファイル例

トフォーカス手段として画像処理システムを応用し、特定点のオートフォーカスのみを実行する方法を採用していた。しかしレーザカット処
理時間の短縮が求められる中、画像処理による方法では、画像処理に時間を要すること、繰り返し実行されるカットポイント毎の画像処理によるフォーカシングはさらにレーザカッタの運用効率を低下させるなど問題が多かった。この

図31

レーザヘッド装置用光学ヘッドの組立状況

イ．投入された液晶基板の製品情報
ウ．ローダアンローダのステータスエ．装置のステータスおよびアラーム
図32（4）クリーン技術

ダスト吸引システムの構成

液晶製造ラインのアレイ工程では、クラス
10 といわれるクリーン雰囲気でアレイ基板が処理されている。レーザカッタは、レーザによって直接アレイパターンをカットアウトするため、レーザによってカットされたダストが装置

ノズルを装備する前内に生成されることになる。従って、このレー̶

06.indd 121

図33
121

̶

吸引ノズル装備後の結果

ダスト吸引効果の検証実験例
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08.10.16 1:36:35 PM

課題を解決するため、オートフォーカス用専用

置（基板板厚毎に定義する位置）から焦点深度レーザを照射し、レーザ光の基板からの反射光範囲内に焦点を絞り込めないような大きなたわ

を CCD で捕えることで、ミリ秒単位でフォー

みが液晶基板に発生している場合を想定し、スカスできるシステムを開発した。リアルタイ

テッピングモータの動作範囲を 5mm 確保してムでのフォーカシングは、プロセス制御コンいる。開発したオートフォーカスシステムで捉

ピュータと独立にオートフォーカス用マイクロ

えた CCD の反射光波形を図 34 に示す。

プロセッサを用いて対物レンズと液晶基板表面実験では、可視光から赤外線まで、液晶基板間の距離を制御できる。オートフォーカスシス

表面にパターンされた固有の物質の反射強さ、

テムは、レーザカット動作中、カット用赤外線レーザの影響、オートフォーカ

ア．ステッピングモータへの動作指令

ス用レーザ光量最適化を異なる波長を持つレーイ．オートフォーカス用レーザ反射光の CCD

ザを用いて調査し、最適感度を有するレーザを

輝度レベル同定

選定している。写真は左側が画像表示画面におウ . 反射光ピークから対物レンズ位置決め動作

けるオートフォーカス用レーザのスポットを示

指令

し、右側の写真は CCD に感知された液晶基板

エ . プロセスデータ収集と動作中及び完了後のの表面及び裏面からの反射強度波形を示す。図状態チェック

34 のように反射光のピークを明確に把握してを 行 う。 な お、 フ ォ ー カ シ ン グ を 確 認 す

焦点調整を自動で行っている。
4.3

るため、割込チェックも可能である。オート
フォーカスシステムの基本動作は 100mm/ 秒毎

上述した要素技術を応用し、液晶基板アレイのギャッピング、途中エラー発生時のギャッピ

検査工程で採用され、運用されている各世代のング動作の停止、液晶パターンカット中のエレーザカッタについて、紹介する。レーザカッラー発生に対しカット終了点状態チェック等々

タは、液晶基板アレイの静電破壊防止用ショーであり、基板上の突起、基板平坦度の局所的なトリングを後工程の検査に支障がないように変形があったかどうか確認できる。カット中あカットする装置として運用されている。レーザ

るいはラインカットの開始点、終了点で基準位

カッタは、第四世代以前までは液晶基板検査装

図34

オートフォーカス用レーザによる液晶基板表面位置確認データ例

̶06.indd 122

レーザカッタ紹介122̶

08.10.16 1:36:37 PM

置に組み込まれており、ローダアンローダ（基支障を与えない高精度のレーザカット機能を発板搬送システム）、カセットステーション、液揮している。現在、第８世代レーザカッタの実

晶基板検査装置及びレーザカッタを含めて一績を踏まえて、第 10 世代用レーザカッタの開つの検査装置システムを形成していた。しか発に取組んでいるところである。レーザカッタ

し、液晶基板の大型化が進むにつれてカセットのシステム構成を纏めると次のようになっていステーションやローダアンローダは、液晶基板

る。基本的にサブシステムの改善は世代装置毎

製造工場の基板搬送システムとして独立し、液に実施しているが、システム構成は図 35 に示

晶基板検査装置、並びにレーザカッタはそれぞすとおり標準化している。これら基本システム

れ独立システムとしてアレイ検査工程に組み込のうち、ガラス基板の大型化に伴って実施してまれるようになった。その結果、第４世代以

きた開発・改善は以下のようなものがある。

降、ローダアンローダに複数の検査装置やレー

ア．Z ステージをオートフォーカスシステムとザカッタの液晶基板処理状況を把握する機能をして小型化持たせることで、カセットとレーザカッタ、検イ．アライメント用 CCD カメラのコンパクト

査装置間でタイムリーに基板の搬送、供給、取化

出ができるようになり、検査プロセスは効率化

ウ．レーザヘッド、CCD カメラ、照明、Z ステーされた。レーザカッタを開発するに当たり、要ジ、対物レンズを光学ヘッドとして一体化

素技術であるレーザ制御技術、画像処理技術、し、全世代レーザカッタ搭載用に標準化

クリーン技術を集約し、システムとして最適化

エ．XY ステージは、液晶基板の大型化に伴い、を図った。またローダアンローダとのインター軽量化を図り、高比剛性、高比強度化を実現

フェースを直接通信するなど CIM 技術の充実

オ．カットダスト吸引システムの改善と検証も図ってきた。レーザカッタは，第８世代液晶

カ．基板着脱チャックに静電気防止システムを組み込み、基板位置決め精度改善

基板の製造ラインに採用され、装置安定稼動，

キ．第 8 世代以降光学ヘッドのダブルヘッド化

高速処理，品質維持を実現し，後工程の検査に

図35

レーザカッタの基本システム構成
̶

06.indd 123

123

̶

IIC REVIEW/2008/10. No.40

08.10.16 1:36:38 PM

ク．その他、ガラス基板平坦度調整機構の組込

焦点合わせ用の特殊なレーザ光を使い、リアル

み等々

タイムでギャップを調整しながらガラス基板上

図 36 に 各 サ ブ シ ス テ ム を 組 み 込 ん だ 光 学

をレーザカットしていく。このオートフォーカ

ヘッド内部の写真を示した。

スシステムは第６世代のレーザカッタ以降、採次に各サブシステムについて概要説明する。

用している。

（1）レーザ光学系サブシステム（3）ダスト吸引ノズル

本サブシステムは、光学ヘッド、レーザ電源、

光学ヘッドのレーザ照射端部に、レーザカッおよび光学系コントローラから構成される。光トによって生じたダストを吸引するダスト吸引

学ヘッドには、高性能赤外線固体レーザ、ビー

ノズルを装備している。ダスト吸引は、液晶基ム形状制御用光学系、オートフォーカスシス

板上のアレイパターンをレーザカットしたときテムと対物レンズ駆動機構が収納されている。

に発生するダストが基板上に残留し、液晶基板

レーザ電源は、電源、レーザダイオード、コン

アレイに予想外の欠陥を発生させたり、カット

トローラ及びドライバーが収納されている。光

ダストが後工程での液晶基板検査装置による欠学系コントローラは、レーザ遮断機制御、オー

陥検出結果に悪影響を及ぼしたりしないよう

トフォーカス制御、レーザ光学系と他システムに、装置内でカットダストを除去している。

間同期等々を行う制御系がある。レーザ仕様は（4）レーザカッタのトータルシステム
レーザカッタは、シャッタの開閉動作，液晶

以下の通りである。

基板の位置決め，基板アレイカットに要する時間

レーザ種類：半導体レーザ励起固体レーザ
出力：Max 150µJ（TACT）を最小限にするため、光学ヘッドの台数

繰り返し周波数：30kHz 〜 100kHzを最適化している。複数の光学ヘッドを有する

レーザスポット径：約 50µm 以下

場合も各々の光学ヘッドがカットファイルで指定（2）オートフォーカスサブシステム

されたカットを最短の時間で効率よくカットでき

波長：1,064nm

本システムは、レーザ照射用対物レンズと液る。レーザカッタの特徴をまとめると、晶基板表面間のワーキングディスタンスを一定①大型液晶基板の場合、たわみが 400 〜 800µmに制御するシステムであり、レーザの焦点をガあるが、オートフォーカス機能によりカット

ラス基板上のパターンに合わせてカットする。

性能を保証

レーザ光学サブシステム

オートフォーカス駆動システム
カットダスト吸引ノズル

図36

光学ヘッドサブシステムの内部構造例
̶06.indd 124124̶08.10.16 1:36:38 PM

②公称 3050×2850mm とされる第 10 世代液晶でブルの非常停止ボタン等々がある。

は第８世代に対して、基板処理時間（TACT）

以下にこれまで当社が納入してきたレーザカッを半減させる機能を持たせるため、軽量化に

タの内、第 4 世代、第 6 世代、および第 8 世代のよる高比剛性、高比強度を達成すべく、ＣＦ

レーザカッタの構造を図 37 から図 39 に示す。

ＲＰを採用して超大型精密ステージを開発

5.

③超大型ステージでは、3m を優に超える長スト
5.1

ロークの真直性を精密制御技術で保証、精密

原子力関連機器への取り組み

レーザ加工制御技術で液晶アレイの損傷を回避

原子力関連の機器開発に取り組み始めた当時は④画像処理システムの充実を図り、容易に活用

原子力発電所の定期検査時に使用する圧力容器やできるアライメントマーク，カット座標など

配管の溶接部を対象にした遠隔自動式超音波探傷のティーチングツールを装備

検査装置（ISI 装置）の開発、原子力発電所など設備改造時の特殊検査装置および水中検査装置の⑤レーザ光学系対物レンズ保護マスクと自動開発を手がけていた。

レーザパワー測定機能装備，等々がある。
⑥安全リスク評価を実施し、インターロックを

また、上記の機器開発を通じで得られた検査計

含む安全対策を実施している。例として、外測技術を生かし、石油貯蔵タンク底板の自動板厚装板およびシャッタによる安全柵構成，装測定装置やポータブル厚さ測定装置の開発を手が置アクセス時に動作機構部およびレーザ照射

けてきた。

を停止、シャッタ部挟まれ事故防止インター

その他原子力発電所以外の放射線下で使用する

ロック、瞬停時用無停電電源を装備、ポータ機器の開発技術を生かし廃炉の解体にかかわる機

外観写真
図37

内部写真
第4世代レーザカッタ全体写真

外観写真
図38

内部写真
第6世代レーザカッタ全体写真̶

06.indd 125

原子力関連機器125

̶

IIC REVIEW/2008/10. No.40

08.10.16 1:36:39 PM

光学ヘッド２

光学ヘッド１

シャッタ部及び
レーザヘッド外観

装置内部外観写真
図39

第8世代レーザカッタ全体写真器開発、非破壊検査以外の機器開発など、耐放射（2） 水中機器対応

線機器の知見や検査計測に欠かせない技術を多方

原子力圧力容器内の点検に使用する機器とし面の機器開発に活用している。

て、水中で使用する検査装置の設計を例に、設5.2計上の注意点を列記する。

機器の安全を維持するための技術（1） 耐放射線機器対応①イオン化傾向で劣化が発生する組み合わせ

放射線の影響を受けない一般区域で使用するの材料は使用しないこと、②防水容器内に計装材料や部品の選定に対して、放射線の影響を受け空気を供給し内圧を高く保つことで水の浸入防る場合は樹脂や電子機器部品が放射線の影響で劣止および水圧による変形を防止すること、③炉化、変質することに留意しなければならない。

水に油分が混じらないよう水潤滑が可能な構造

当社では材料や部品の選定にあたって留意にすること、④何があっても回収ができる構造

すべ知見を有しているが、耐放射線についてのにすることなどである。

研究報告文献やメーカの自主試験データも活用し、最適なものを選定できる経験と能力を有し放射線下に設置する機器で、運用開始後そのている。さらに使用する場所によっては、壊れ設置場所に近づけない（人が接近できない）場

にくい構造や最悪の事態を考慮して必ず回収で合の保守は、マニプレータなどを使用し、遠隔きる構造を付加した設計を行なう必要がある。

で部品交換を実施しなければならない。

これは故障して回収できなくなった場合、最悪機器の設計に当たっては、マニプレータで実の場合遮蔽できない事態が発生し、設備全体施できる作業範囲、保守作業手順を明確にしたの問題に発展する可能性があるためである。

構造を反映しなければ、保守ができない装置と一方、放射線雰囲気での補修作業は、一般区域

なり、廃棄物が増えることになる。

での作業に比べ、数倍の労力、費用が発生する

マニプレータで取り扱う機器について留意すため、シンプルな構造を採用する場合も多い。

べき点として、①把持部はローレット加工する

よって、放射線雰囲気下で使用する機器は、リことで滑り止めをする、②レバー操作で着脱でスクの抽出、対策に重点を置き、最悪の事態にきる構造にする、扱いやすいボルトサイズにす対応できる機構、構造を盛り込んだ設計にしなる、ツーアクションで取り外せる構造などで、ければならない。

取扱性、安全性を重視した設計を心がけなけれ̶

06.indd 126（3） 遠隔保守機器対応

126̶

08.10.16 1:36:40 PM

ばならない。
5.3

することができる工夫をしている。

製品紹介

装置構造概要説明図と装置写真を図 40 及び図 41 に示す。

（1） 配管検査装置（ア）概要（2）配管内超音波厚さ検査装置

配管検査装置（以下装置という）はかつて（ア）概要

IHI 原子力事業部と共同で開発した装置である。

垂直配管の板厚を配管内面から板厚測定する

超音波探触子を保持したリニア駆動部と配管吊り下げ型超音波厚さ検査装置である。
外観イメージ図を図 42 に示す。

の周方向に駆動する旋回駆動部で構成し、旋回駆動部はローラ付チェーンで配管に取り付け、（イ）特徴

配管に取り付けたガイドレールに沿って移動す①探傷法：水距離 50mm での水浸法

る。

②円筒配管、円筒容器内面に検査装置を設置

対象配管は、直径 216mm 〜 660mm である。

③昇 降、 旋 回 の 位 置 決 め ピ ッ チ（ 昇 降：（イ）特徴

1mm、旋回：1°）で駆動

装置の特徴として、①駆動ローラの摩擦で④放射線環境下で使用できる

旋回するため配管の材質を選ばないこと、②リ⑤着脱式超音波厚さ測定用探触子（5ch）ブ

ニア駆動アームは着脱式であるため、対象物に合わせたアームに取り替えることができること、③探触子モジュールの向きが、4 方向に変えられること、④軸方向位置データ、周方向位
置データを出力し検査位置を特定できることなどである。また、駆動部が故障した場合、駆動部とローラを機能的に切り離せるクラッチがあり、最悪でも手で装置を動かし探触子の位置
図41

データのみを出力し、超音波探傷データと合成

図40

配管検査装置 概要説明図
̶

06.indd 127

配管検査装置取り付け写真例

127

̶

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管理できるデータ採取装置付⑧配管内に付着した気泡を除去するブラシ付
き
6.
6.1

ミニプラント関連設備

ミニプラント機器への取り組み

当社では、前述した自動車関連製品、Ｘ線検査
装置、液晶産業関連製品、原子力関連機器以外の各種小型設備機器製品をミニプラント称している。これらは検査・計測技術と直接的には関係しない製品もあるが、さまざまな機器をシステム化
し産業界のニーズに応えている。
ミニプラントの例として、オゾンリーク検査
装置や蛍光浸透探傷装置、夜間電力を利用した
蓄熱式蒸気発生器「蒸気源」など当社の自主開
図42

発製品、燃料電池前処理装置や微粉炭燃焼試験

超音波厚さ検査装置
外観イメージ図装置などＩＨＩ関係の設備などがある。中でもオ
ゾンリーク検査装置は当社技術研究所における基ロックを搭載。探触子を上下、左右に首振礎研究の成果から製品化した装置である。

りできる可動式探触子（1ch）ブロックも以下にミニプラント製品の例を紹介する。

搭載可能

6.2

（1）石炭燃焼特性実証試験装置（※）⑥水中で使用できる（水深１m）

本装置は、微粉炭やバイオマス由来の固体燃⑦各種使用環境でも使用できるよう外表面を料の燃焼特性を観察する装置で、大別すると燃耐薬品性材料（SUS）で製作料供給系、燃焼系、燃焼灰集じん機系、燃焼排（ウ）仕様・構成①本体サイズ、重量：f210×830mm、75kg

ガス処理系の４系統で構成し、各系統部位に適②制御範囲：昇降 160mm、旋回 370°

したガス温度にする熱交換器、各部位の状態を③耐放射線仕様：集積線量 1×10 rad

監視する計測器を配備している。このような装④防水仕様：水深 1m（試験装置全体が気密置の仕様確認は、システム全体の機器および計7器を集約したシステム構成図（P ＆ ID）を作成し、構造）

客先要求仕様と対比する方法で行なっている。

⑤探触子ブロック、コネクターなどマニプ

また、設備の規模により各行政の基準、規制とレータで遠隔交換可能

照合し、必要な手続きを客先に提示している。

⑥スプリング式クランプレバーでヘッドを配本装置の燃焼炉には 3 本の微粉炭バーナを管内面に固定（ヘッド本体は別途昇降装置

設置し、バーナの火炎方向を上下に首振るチルで吊下げ移動させる）

チング試験、二段燃焼空気の投入量やバーナか⑦配管の厚さデータと測定位置データを合成̶

06.indd 128

ミニプラント製品

128̶

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らの投入距離を変える試験が可能である。また

バーナ燃焼量

バーナを液体燃料用に交換し燃焼試験すること

固形燃料：1 本当り 100kg/h

計 300kg/hが可能な構造にしている。燃料供給系には石炭

液体燃料：1 本当り 100L/h

計 300L/hなどの固形燃料を粉砕、乾燥させ、微粉状燃料（※ : 本書に記載した仕様などは財団法人電を製造する設備を有し、燃焼排ガス処理系には力中央研究所殿の報告書を引用しました。）

NOx 除去用の乾式触媒脱硝装置、粉じん除去用（2）オゾンリーク検査装置の電気集じん機、SOx 除去用の脱硫・アルカリドラム缶等の容器のリーク検査は、He ガス

洗浄装置を備え排ガス処理に関する試験が可能を使用したリーク検査や水没式リーク検査が用である。

いられているが、He ガス式は高精度であるが図 43 に概念図を示す。

高価であること、水没式は検査対象品を乾燥さ（ア）特徴せる工程が必要などの問題があった。

①固体燃料の粉砕および複数の固体燃料の混

当社では、これらの問題を解消する手法とし合が可能て、低運転コストでしかも後処理が不要なリー②各バーナの噴射角度を上下 10°以内で変ク検査を実現するため、オゾンガスを使用した

更可能（チルチング機能）

リーク検査方法を研究し、その成果に基づいて③二段燃焼空気の投入量およびバーナからの『オゾンリーク検査装置』を製品化した。

投入距離の変更が可能

オゾンは空気中の酸素から精製し、使用後は④収熱量計算や排ガスおよび灰の分析によ

酸素に分解されるため環境にもやさしい装置でり、燃焼特性を観察することが可能ある。

⑤乾式触媒脱硝装置、電気集じん機、脱硫装装置はリーク検出機能の他に、オゾン精製、置、アルカリ洗浄装置を有し、排ガス処理

オゾン分解ユニットおよび検査容器を連動させの試験が可能て自動検査装置としてシステム化している。

⑥メインバーナを交換することにより、液体検査方法は、ドラム缶にオゾンガスを供給後、燃料の燃焼試験が可能

ドラム缶内とチャンバー内に圧力差を与えるこ（イ）燃焼炉概要
燃焼炉寸法とで小さな開口部（以下欠陥という）からの漏

2,500D×1,300W×10,000H

図43

れを促進させ、ドラム缶に貫通した欠陥がある

石炭燃焼特性実証試験装置 概念図（出典：財団法人電力中央研究所報告書）
̶

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129

̶

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場合、センサーによりリークしたオゾンガスが｢ 多い処理体数 ｣ が挙げられるが、昨今、低ラ検出され、その濃度が一定の値を超えると欠陥

ンニングコストを実現するために ｢ 少ないオペ（リーク）有りと判定する。

レータ ｣、｢ 消耗品のリサイクル性 ｣、｢ 省スペー

欠陥の検出限界は f60µm である。

ス ｣ も要求されることがある。

オゾンガスを用いることにより、発泡法や当社では、このようなニーズに応えるべく、水浸法と同程度の感度を低運転コストで実現で各処理工程の機器が直列やエンドレス状に配置

き、さらに乾燥工程が不要なドライ検査方式でされた従来型の装置に加え、メリーゴーランドあるため、量産品の自動検査に適した装置であ状に配置された装置を開発した。本装置は、検る。

査体の着脱を同一の場所で行うことができると

図 44 にオゾンリーク検査装置の装置写真をともに、必要な 6 つの処理を自動で行うことが示す。

できるといった特長により、運転員 1 名による

（3）蛍光浸透探傷装置

オペレーションを可能性にしている。既にアル

浸透探傷試験は、素材、部品、機器、構造物

ミ鋳造工場への納入実績があり、長年にわたり、の表面に開口した割れや、表面きずを検出する

生産工程の一端を担っている。
図 45 にメリーゴーランド式蛍光浸透探傷装試験方法として、広く工業界で用いられている。
その中でも蛍光浸透探傷法は、浸透性の高い溶置を示す。

剤に蛍光染料が加えられたものを基材とした探（4）蒸気源

傷剤を用いることによって、特定波長の紫外光

汎用蒸気発生器の多くは油やガス焚きボイラー

照射下（ブラックライト）で、割れや表面きずであるが、昨今の燃料費高騰の折、ランニングコ

を高感度で検出することができる。

ストが安く経済的な熱源、さらには排ガスが発生しない環境に優しい熱源が求められている。

蛍光浸透探傷試験は、航空機エンジン部品
やアルミ鋳造物の生産管理などに導入されており、装置化する場合のニーズとして ｢ 自動式 ｣、

図44

オゾンリーク検査装置 外観写真

図45
̶06.indd 130

130

メリーゴーランド式蛍光浸透探傷装置

̶08.10.16 1:36:42 PM

当社は、東京電力（株）殿、東北電力（株）殿、た水を給水ポンプにより蓄熱槽内の伝熱管へ供

北陸電力（株）殿、中国電力（株）殿、九州電力（株）

給し蒸気を発生させる。

殿と共同で夜間電力を利用した蓄熱式蒸気発生

ボイラーと異なり、給水に薬品を添加しない器「蒸気源」（商標登録）を開発し、商品化した。

ためクリーンな蒸気を被滅菌物へ直接接触させ「蒸気源」は、割安な夜間電力を利用して蓄ることができる。

熱材を加熱し、高温の熱エネルギーとして蓄え、

イ．特長

昼間にその熱を利用して厨房機器等に蒸気を供①ランニングコストの低減

給する夜間電力蓄熱式蒸気発生器であるため、夜間電力を使用するため昼間の電力デマン

ランニングコストを低減し、また、オール電化

ドを抑制し、さらに、蓄熱調整契約の割引の機器構成においても昼間のデマンド抑制に寄により電力料金を低減できる。

与する利点を持ち合わせている。

②既存装置の変更が不要「蒸気源」の用途は、学校や事業所におけるこれまで使い慣れた厨房設備や蒸気式滅菌

大量の調理、食器洗浄用厨房設備として利用さ装置を今まで通り使用できる。

れているが、医療施設等の蒸気滅菌装置へも有③クリーンで安全効な設備として適用できる。ここでは、「蒸気源」

燃焼部分がなく排ガスが発生しない。また、の滅菌装置への適用に焦点を当て、その有効性

給水に薬品を添加しないため、クリーンな蒸について紹介する。

気が直接利用でき、別途、クリーンな蒸気をア．システムの概要

発生するためのリボイラー等が不要である。

「 蒸 気 源 」 の シ ス テ ム 構 成 を 図 46 に 示 す。

④特別な資格が不要

また外観写真を図 47 に示す。

「蒸気源」は簡易ボイラー扱いのため（圧「蒸気源」は蓄熱モジュール、制御モジュー力 1MPa 以下、伝熱面積 5m2 以下）、取りルおよび給水タンクユニットで構成される。蓄扱い上、特別な資格が不要である。
⑤設置場所の選択肢が多い

熱槽にはマグネシアクリンカー（MgO）を主とする蓄熱材が充填されており、蓄熱材は蓄熱槽

ボイラー室や燃料貯槽／配管、排気設備、内のヒーターにより夜間電力を使用して 480℃

防消火設備等が不要で、屋外・屋内・屋上・程度まで昇温される。

地上設置が可能である。
ウ．仕様

滅菌装置へ蒸気を供給する際は、水道水を軟「蒸気源」の仕様を表７に示す。

水装置および RO（逆浸透膜）装置で純水化し

図46

̶

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図47「蒸気源」システム概要
131

̶

「蒸気源」外観
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表7「蒸気源」の仕様

エ．滅菌装置への適用「蒸気源」と滅菌装置を組み合わせた滅菌試
験を行い、有効な蒸気発生器であることを確認した。
① 滅菌性能の確認
実際に使用している試験キットで下記評価を行い、滅菌性能に問題ないことを確認した。
② Bowie-Dick（ボウィディック）テスト
滅菌不良を促す気体（CO2、N2、O2 など）
図48の有無を判定減菌試験③ CI（化学的インジケータ）テスト（図 48）
適正な温度、湿度、時間、pH の判定④ BI（生物学的インジケータ）テスト（図★ 一連の滅菌作業工程

外缶

外缶ジャケットへの給蒸（装置立上げ時のみ）

内缶

48）
内缶（滅菌室）の置換（真空引き ⇔ 給蒸 ）菌の死滅を確認
滅菌装置向けに最適な「蒸気源」台数を選定するために蒸気使用量の把握が重要となる。そこで、実際の滅菌装置を使用した試験を行い、

滅

菌

排

蒸

乾

燥

滅菌工程

滅菌方法および蒸気使用量を把握した。試験には目安として 200 床クラスの医療機関に対応す

滅菌装置

る滅菌装置 1 台（内容積：約 900L）を使用した。
図49

一般的な滅菌工程は図 49 に示す通りで、外̶

06.indd 132

132

減菌工程

̶

08.10.16 1:36:44 PM

缶は装置の立ち上げ時のみ蒸気を多く必要とし、所定温度まで到達した後は、温度維持に要する間欠的な蒸気供給となる。
内缶は滅菌回数（バッチ）毎に蒸気供給（給蒸）→滅菌→排気（排蒸）を繰り返し、1 バッ
チの所要時間は約 1 時間である。
「蒸気源」との組み合わせ試験で蒸気使用量

図50

PETボトル異物検査システムと連続滅菌回数等のデータを取得した。
7.
7.1

飲料関連製品

PET ボトル異物検査システム

PET ボトル飲料製品の製造現場では、厳しい品
質管理のもとで生産されているが、「食の安全」
を守り、消費者の信頼を損なわないために、異物検査装置の導入が進められている。
当 社 の 関 連 会 社 で あ る 高 嶋 技 研（ 株 ） で は、
図51

2005 年に ｢PET ボトル異物検査システム ｣ １号機

面の画像を得ている。

を製作・納入して以来、現在までに５台を納入し、図 52 に、底面検査での画像例を示す。

PET ボトル飲料製品の品質保証に貢献している。

0.5mm および 0.8mm の黒色異物（試験用に高以下に最新のシステムの概要を紹介する。

嶋技研で作成したもの）を確実に検出している。

（1）システム概要

イ . 側面検査装置

PET ボトル異物検査システム（以下検査シス
テムという）は、沈殿異物の検出を目的とした

図 53 に示すように、コンベヤ上を流れるボ

底面検査装置と、浮遊・液面異物を検出するこ

トルを 2 方向から撮像して検査する。各ステーとを目的とした側面検査装置、排出装置で構成

ジともボトルサイズにもよるが、上下に分けてされている。（図 50 参照）以下に概要と検出

撮像するため、上下に 2 台ずつ最大 8 台のカメ

例を示す。

ラで撮像する。
対象製品に最適な照明を選択し、透過検査方

ア . 底面検査装置式を採用している。

図 51 に示すように、グリップコンベヤでボ

図 54 に、側面検査画像例を示す。

トルを左右から確実に挟んで搬送する。ブロア

ウ . 検出方式

で検査に影響のある水滴等を除去し、下から 1

下記の検出方式を持ち、液種、容器種類等に台もしくは 2 台 1 組の高解像度カメラでボトルより最適な方式を選択できる。

底面を撮像する。

① 2 値化による検出

照明装置はメタルハライドランプ光源と４分
岐ライトガイド（ファイバー）を使い、各撮像撮像したボトルの輝度としきい値により検位置でボトル下部の側面４方向から照らし、底出する方法。

̶

06.indd 133

底面検査のイメージ133

̶

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08.10.16 1:36:44 PM図52

底面検査画像例 ※異物は高嶋技研で作成②微 分（HPF：High Pass Filter） に よ る 検 出
輝度が変化している部分（エッジ）を検出する方法。
③差画像による検出
移動した異物のみ検出する方法。
④ティーチングによる検出
事前に複数の良品サンプルを読込んで良図53

品データを作成し、良品には無いデータが側面検査のイメージあった場合に検出する方法。
（2）特長
本検査システムの特長を以下に示す。
ア . 微小異物の検出
200 万画素（1600×1200）の高解像度カメラを使用しているため、500mL ボトルを 65µm の解像度で撮像し、0.2mm×0.2mm の黒色沈殿異物を安定して検出できる。
イ . 高速ラインに対応
高速画像処理技術により、1 秒間に 13.3 本（800bpmbottle per minute）の検査ができる。

ウ . シンプルで安価な搬送方式
ストレートコンベヤとグリップコンベヤによる搬送であり、ロータリー方式を使用した搬送
図54に比べシンプルで安価になっている。グリップ

側面検査画像例

̶

06.indd 134134

̶08.10.16 1:36:45 PM

コンベヤの幅調整もハンドル操作により簡単に

ラベル検査装置」を開発した。以下にその概要を

行える。

紹介する。

エ . 精度が高い検出方式（1）新方式

複数の検出方式を採用し取得できるデータ量

画像を結合するときに生ずる” ズレ” や” ゆも多く、検出箇所、液種等の条件に合わせた最がみ” に対して、「新ラベル検査装置」では以

適な検出方式を選択または、組み合わせること下の方式により補正を行った。

により精度の高い検出が可能になる。

①検査対象ボトルの三次元座標の入力（図56）

オ . 標準的な検査部仕様を表８に示す。
紹介した検査システムは透明な液体を対象と②検査対象ボトル中心座標と 4 台のカメラ位したものであるが、今後不透明液など対象液種

置（投影面）座標の入力の拡大、更なる検査精度の向上、処理速度の向③ 4 台のカメラの撮像画像からのボトル位置

上等に取り組み、PET ボトル異物検査システム

ズレ座標の計測を進化させていきたいと考えている。
7.2④ボトルの三次元座標とボトル位置ズレ座標

ラベル検査装置

から、遠近投影法を用いたボトルラベル部

飲料生産工場向けに高嶋技研（株）で 2006 年の二次元座標への変換に開発した「実瓶外観検査装置」にはキャップ部⑤変換された二次元座標を使って撮像画像をの外観検査機能に加えて、図 55 のように直進す

補間

るボトルのラベル部を４台のカラーカメラで同時に撮像し、一つの画像に結合してラベル全体を検査する画期的なラベル検査機能が組み込まれている。しかし、画像を結合した際に生ずる “ズレ”
やボトル

ゆがみ” の修正が不十分なため、高い検出能力を発揮できないという問題があった。
今回、問題となるズレ” やゆがみ” を修正
図55

する新しい方法を考案し、高い検査精度を持つ「新
表8

検査部仕様

̶

06.indd 135

カメラの配置135

̶

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れているが、新方式では文字の潰れはなく良好な画像が得られている。
また、ラベル下端のラインも直線になっており、期待通りの結果を得ることができた。
（2）装置概要「新ラベル検査装置」の外観を図 58 に示す。
処理装置などを含む制御部は装置下部に収納さ
れている。
図56

4 台のカメラで撮像された各画像は、画像補対象ボトル三次元座標のワイヤーフレーム

正後に一つの画像に結合され、同じ向きになる
ように位置を補正し、パターンマッチングの方以上の処理を行って得られたラベルの画像を式を使って NG 箇所（欠陥箇所）を検出してい図 57(b) に示す。図 57(a) は従来の方式によるる。そのためボトルの向きに関係なく、どの場画像である。拡大した枠の部分は画像の結合部

所においても同じ精度での検査が可能である。

である。従来の方式では画像結合部の文字が潰

図 59(a)、(b) は 作 っ た 欠 陥 サ ン プ ル の モ ニ(b) 新方式で結合された画像(a) 従来方式で結合された画像

図57

従来方式と新方式の結合画像

表示用モニター

撮像部
搬送用コンベヤ

制御部

図58

新ラベル検査装置外観
̶06.indd 136136̶08.10.16 1:36:46 PM

付着物

文字欠け

汚れ

めくれ

(a) 検出結果画像 1

図59

検出結果画像表9

装置仕様

ター画像である。どちらのサンプルも NG 箇所の応用に取り組み発展させていきたい。

を確実に検出している。

8.

また、ラベルの上下ズレや斜め貼りも容易に検出できる。

まとめ

昨今、公共製品のずさんな点検に起因している

表９に本装置の仕様を示す。

と思われるエレベータや車輌事故、無差別テロ行

新方式を採用したラベル検査装置では、ボト

為、そして環境汚染や地球温暖化に影響を与える

ルに貼られたラベルがあたかも平面に置いて撮といわれる化石燃料の大量消費による二酸化炭素像したような、極めて歪の少ない画像を得るこ放出など、社会は多方面から安心・安全を脅かさとが可能になった。

れているといっても過言ではない。

しかし、横断面が正円であるボトルを対象と

このような社会情勢の中では、社会や産業の安して開発したため、横断面が正円でない場合に心・安全は、検査・計測技術の効果的な活用によっは、得られた画像がどの位置・角度から撮像さて実現できるものであり、検査・計測技術はまされたかの認識情報を得ることが難しく、画像をに社会が必要としている技術である。

正確に補正することができない。今後この点をしかし、このような多方面のリスクに対応でき改善し、より一層の性能向上と様々な対象物へる技術は、多角的な幅広い技術力と経験の裏付が̶

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破れ(b) 検出結果画像 2

137

̶

IIC REVIEW/2008/10. No.40

08.10.16 1:36:48 PM

必要である。当社は永年にわたる検査計測技術と参考文献

これら技術を総合的にシステム統合して目的とす
1）村田谷、藤川、大野 “タイヤホイール変位計

る機能を発揮させる技術（システムインテグレー
ション技術）を駆使して、ユニークな製品開発を測装置”，IIC REVIEW/2004/4.

展開し、社会・産業に提供していくことを使命と

p84

No.31，p81 〜2）菅 井、 齋 藤、“ ス テ ア リ ン グ 試 験 機 ”，IIC

考え、安全チェック、予防保全のための計測装置、検査装置、性能試験装置、そして省エネルギ機器

REVIEW/2006/4.

No.35，p62 〜 p643）菅井、広瀬、藤川 “ホイールライフテスター”，

等々の製品を送り出してきた。
本章では、当社が提供している社会や産業の安IIC REVIEW/2008/4.

No.39，p63 〜 p67

4）鎌上 “コンテナ用 X 線検査装置のデータ採取

心・安全に寄与する製品として、①性能向上のための評価技術を自動車に応用した製品、②画像処シ ス テ ム ”，IIC

理技術や計測技術を応用した空港や港湾での貨物

p46 〜 p48

REVIEW/2005/10.

No.34，

5）森田“空港手荷物用 X 線検査装置 IXI100 シリー

をチェックする検査装置、③精密機械技術とそのズ”，IIC REVIEW/2006/10.

サーボ技術を応用してシステム化することによNo.36，p59 〜 p62

6）奥 山、 木 村 “ 新 型 X 線 検 査 装 置 ”，IIC

り、液晶業界の製品歩留まりに寄与する液晶基板
検査関連装置、③原子力技術と計測技術を応用しREVIEW/2007/10.

No.38，p69 〜 p76

7）梶 “第 6 世代液晶基板用レーザカッタ”，IICた原子力機器の安全点検に寄与する検査装置、そして④省エネ技術、測定技術、および自動化技術

REVIEW/2005/10.

No.34，p61 〜 p648）梶 “第 8 世代液晶基板用レーザカッタ”，IICを応用した機器設備、等々を紹介した。
当社は今後も社会や産業に寄与する製品を提供

REVIEW/2007/10.

No.38，p63 〜 p68

9）宇 田 川、 小 林 “ 原 子 力 発 電 所 ISI 用 新 型 配

し、社会に検査計測技術で貢献することに心掛け、

管 検 査 装 置 の 紹 介 ”，IIC REVIEW/2007/4.

製品展開を行っていく所存である。

No.37，p29 〜 p34
文責10）原田 “オゾンによる微小漏れ検査技術”，IIC

システム事業部

設計開発部

第一グループ

REVIEW/2003/10.

部長11）桶 谷、 穂 積 “ オ ゾ ン リ ー ク 検 査 装 置 ”，IIC

技術士（機械部門

総合技術監理部門）
梶

システム事業部

設計開発部

克広

藤川

システム事業部

REVIEW/2006/4.

設計開発部

傷 装 置 ”，IIC REVIEW/2005/4.
宏

穂積

高嶋技研株式会社清介

装 置 ”，IIC REVIEW/2007/4.

次長

企画部部長

No.37，p49 〜

p53
田原

賢一

熊谷

敏博

̶

06.indd 13813）西垣内 “インライン型 PET ボトル異物検査

プラント技術部

プロセスグループ

No.33，p78〜 p84

第一グループ

次長

No.35，p59 〜 p69

12）深沢、穂積 “メリーゴーランド式蛍光浸透探第二グループ

部長

研究開発事業部

No.30，p66 〜 p72

14）前 川 “ ラ ベ ル 外 観 検 査 装 置 ”，IIC
REVIEW/2008/4.

138

No.39，p68 〜 p72

̶

08.10.16 1:36:49 PM