目次
01
IEI
マシンビジョンソリューションの開発背景
01
IEI
産業用カメラのメリット
01
光学実験室
02
FPGA 応用技術
03
多角形の関心領域 ROI
03
USB 3.0
でマシンビジョンをより高速に
04
マシンビジョンの未来へ IEI のソリューション
05
IEI
画像処理製品紹介
IEI創立以来、開発チームはハードウェアの他に、レンズ、光学領域、画像処理 IC の IP、アルゴリ ズム、FPGA/firmware/driver などそれぞれ違う分野の開発能力を身につけてきた。 マシンビジョンソリューションを開発する前に、長年の光学、レンズモジュール、カメラモジュー ルの経験を積んできた。例えば、1D/2D 高速バーコードリーダー、携帯用カメラモジュール、医療 用の内視鏡など。 ものづくりを変えるインダストリー 4.0 の衝撃で、マシンビジョンという概念は幅広く工業、医療、 防犯、科学と製造などの産業に使われてきている。特に生産自動化の測量と検査、品物の品質コン トロールはインダストリー 4.0 に欠かせない要素である。自動光学検査装置は生産ラインで製品の 不良検出、寸法の測量、アライメント、校正などができ、生産自動化でもっとも普及しているマシ ンビジョンの応用である。というわけで、IEI は開発リソースを投入しマシンビジョンソリューショ ンの開発を決意した。AIA、EMVA、AOIEA などのマシンビジョン規格の協会に参加することによ り、最先端な技術規格を入手し、それに IEI 従来の産業用パソコンの経験を活かし、インダストリ ー 4.0 のトレンドに輝くと期待している。 検証項目は色の校正、解像度力（SFR）、コントラスト比、鮮鋭度、ホワイトバランス、ガンマ補正、 ダイナミックレンジ、ディストーション、シェーディングなど、オリジナル画質と出力画質がいつ
IEI
産業用カメラのメリット
光学関連製品の品質を確保するため、IEI は光学実験室を設け、すべての製品はこちらで検証基準に 沿ってテストと校正を行われる。光学実験室
Color MatcherLight Source Box
Resolution Capability Projector
AC Power Source Display Color Analyzer
Transparency Illuminator
Illuminance Spectrophotometer Digital Camera
IEI画像処理開発チームは FPGA プログラミング能力を持ち、ビデオキャップチャーカード、産業 用カメラ、バーコードリーダー製品に、FPGA の要素を入れた。画像処理の最適化ができる以外、 特殊ニーズに対応するカスタム可能となる。 FPGAで画像の前処理ができ、ユーザーの画像使用状況を最適化し、CPU などのハードウェアリソ ース使用を減らし、画像処理を加速させる。 どれぐらいハイレベルの産業用カメラでも、画像は完璧ではない。GenICam 汎用インターフェイ スで、アプリのプログラミングとカメラの設定ができ、特殊な画像処理手順や設定を隠したいなら、 FPGAで画像の前処理と暗号化のカスタム可能。
それに、FPGA で ROI (Region of Interest) 関心領域、シェーディング補正、フィルタなどの最適 化により、画像処理の負荷を下げることができる。CPU のリソースもそんなにかからなくて済む。
FPGA
応用技術
レンズ / カメラ設計基準と検証基準の例
MTF 検証値 Distortion 設計値 Distortion 検証値
Chief Ray Angle 検証値 Relative illumination 検証値 MTF 設計値
Chief Ray Angle 設計値 Relative illumination 設計値
USB 3.0
でマシンビジョンをより高速に
HD画像処理のニーズが上がっているとともに、センサーの解像度とフレームレートも上昇する。 マシンビジョンのボトルネックは高い伝送帯域幅になる。 エンコード技術は伝送帯域幅の問題に役に立つが、エンコードにより画像劣化のデメリットもあり、 マシンビジョンの精度と性能に制限をかけてしまう。それにエンコードを行うには、ハードウェア の設計、製品の寸法、コスト、開発期間なども影響される。IEI はエンコード技術に馴染んでいるが (H.264 hardware video compression card 製品あり )、産 業用カメラには導入していない。産業用途として、画像分析アプリはオリジナル画質をもって正確 に演算することが大事だから。伝送帯域幅の広いインターフェイスを使ったほうがいいと。
USB3.0は Max 5.0Gbps の伝送帯域幅で、産業用カメラで普及している USB2.0/IEEE 1394b/
GigE/Camera Linkより広いし、パソコン側も普及しているので最適だと。USB 3.0 だとエンコー
ドせずに画質が確保され、小型化、消費電力の低い、フレームレートの高い設計ができる。
IEIは USB 3.0 産業用カメラ以外、将来もマーケットトレンドにより他の高速インターフェイスの
カメラを開発する予定である。
USB 3.0
産業用カメラのメリット
• 伝送帯域幅 > USB 2.0、IEEE 1394b と GigE • ケーブル一本で給電とデータ転送
• コスト < Camera Link ( 専用拡張カード必要 )
• ホットプラグ、GigE よりインストールしやすい
• 自動化イメージング協会 (AIA) より USB3 Vision 規格制定
マシンビジョンのコスト
USB 3.0マシンビジョンソリューションのコストは、GigE、IEEE 1394b、Camera Link よりずっ
と低い。パソコン自体 USB3.0 ほぼ持っているから、専用拡張カードを購入し産業用カメラと接続 する必要もない。しかも、多数の USB ポートで多数の IEI 産業用カメラと接続可能。USB3.0 給電 由に多角形 ROI を作る。
そのメリットは、要らない画像領域をもっと除去することができ、必要の部分だけを残し、画像転 送と処理のスピードが速くなることである。高い伝送帯域、フレームレートの場合、これは非常に 付加価値のある功能になる。
自動化イメージング協会（AIA）はオリジナルメンバーの提案で新たな標準 USB3 Vision を作った。
USB3 Vision規格により、カメラ装置のパラメータ設定、ゲイン、輝度、解像度、フレームレート
などを規定している。IEI 産業用カメラはそれに準拠している。そして、カメラレンズ制御特性を 多く提供しており、GenICam をサポートする。ソフトウェアの互換性を提供し、GigE Vision と
CoaXPressなど既存のスタンダードモジュールを利用し、慣れているやり方で開発できる。GigE
カメラを IEI 産業用カメラに入れ替えても苦労しない。
IEI自社設計の USB3 vision 準拠の産業用カメラは、大きめの RAM Buffer で画像処理し、フレー
ム本体そのまま確保でき、前後のフレームが重なる状況がなく、それにフレームも漏れなくビデオ ストリーミング転送できる。
マシンビジョンは高品質、広い伝送帯域幅、低消費電力と低コストなどを過去より要求している。 各マシンビジョンメーカーは USB3.0 製品を出している。IEI も USB3 vision シリーズの産業用カ メラを提供する。30 万画素～ 420 万画素の違う解像度、モノクロとフルカラーの機種が選べられ る。。 IDデザインでは、将来機構設計とカメラ更新を配慮し、同じシリーズは同じ ID デザインにした。 生産自動化の環境で、固定の仕方を変更せずに違う IEI 産業用カメラを簡単に入れ替える。マウン トブラケットを提供し、自由にカメラを回すこともできる。
マシンビジョンの未来へ IEI のソリューション
+
www.ieiworld.com
5
ITDB-100L/ITDB-100HD
● 携帯デバイスでリモートコントロール可能
● 接続インターフェイス：USB, Ethernet TCP/IP
● ハードウェア/ソフトウェアトリッがーサポート：one shot, series shot, batch and presentation options
● 自動/手動 CMOS センサー設定可能：露光、ゲイン、輝度など ● LED：外部/ 内部 ● イメージ：キャップチャー ● イメージ型式：BMP ● 関心領域設定可能 ● USB / EthernetにてFirmware更新可能 ● その他の設定：
» Decode Timeout / Decode Interval
特徴
応用例のブロック図
I
TDB-seriesはTCP/IPにてデータ転送できる ので、IEI QTS Gateway或いはQNAP NAS にITDB-seriesバーコードリーダーを接続す れば、エッジ側Gatewayとしてバーコードの データをインターネットで受け取り、パブ リッククラウド（Azure/Amazonなど）にデー タを上げることも可能。それに、インター ネットアクセスできるデバイス（Android/iOS/ Windows/Linux）でモニタリングできる。 ● Time ● Picture ● Barcode data Intelligent GatewayReal-time production line status monitoring ITDB barcode
reader management
MODAT-531 ICECARE-10W ICEROCK3
QNAP NAS
Ethernet Switch Router
Intelligent Gateway
Real-time production line status monitoring ITDB barcode
reader management
MODAT-531 ICECARE-10W ICEROCK3
QNAP NAS
Ethernet Switch Router
Intelligent Gateway
Real-time production line status monitoring ITDB barcode
reader management
MODAT-531
ICECARE-10W
ICEROCK3
QNAP
NAS
Ethernet Switch
Router
Intelligent Gateway
Public Cloud (QNAP NAS, Azure, Amazon)
Real-time production line status monitoring ITDB barcode
reader management
MODAT-531 ICECARE-10W ICEROCK3
QNAP NAS Ethernet Switch Router
Intelligent Gateway
Real-time production line status monitoring ITDB barcode reader management MODA T-531 ICECARE-10W ICEROCK3 Eth er ne t Sw itch R ou ter
Intelligent Gateway
Real-time production line status monitoring ITDB barcode
reader management MODAT-531 ICECARE-10W ICEROCK3
QNAP NAS
Ethernet Switch Router
Intelligent Gateway Wi-Fi Private Cloud Ubuntu Tablet PC PDA
手持ち式バーコードリーダー
HTDB-100F
● 医療用設計 » 抗菌性のある筺体 » IP41防塵防水 » 1.8メートル落下20回まで耐えられる ● 1D/2Dバーコードのデコード » ISV デコードアルゴリズム ● 簡単接続 » RJ-45 / USB特徴
(All Symbologies Off)
(All Symbologies On) (Auto Exposure)
Decode LED Power LED RJ-45 Port (to PC) Scan Window Trigger Button
読み取り条件を簡単に設定
取扱説明書の中、多くの設定項目のバーコードがある。バーコードリーダーでそのバーコードを読み 取り、簡単に設定完了。露光時間、バーコード種類などが設定できる。HSC-13M3-O/HSC-13C4-E
HSC-13M3-O ● コンパクト1/2” On-Semi CMOS センサー ● Large pixel：4.8 μm ● 解像度：1280x1024 ● フレームレート最大150FPS , 1280x1024解像度 ● グローバルシャッター ● USB3 vision V1.0準拠 HSC-13C4-E ● コンパクト1/1.8” E2V CMOS センサー ● Large pixel：5.3 μm ● 解像度：1280x1024 ● フレームレート最大60FPS , 1280x1024解像度 ● グローバルシャッター ● USB3 vision V1.0準拠特徴
カメラとフォトカプラ絶縁 IO
IEI は二種類の USB3 Vision 準拠カメラを持ち、
130万画素で、主流となっている CMOS セン サーを使い、最高な画質と優れている画素処理 効能を提供。フォトカプラ絶縁の IO と RS-232 で多種の信号入出力が制御可能。それに無料の SDKがあり、迅速にアプリが開発できる。コス パの良い USB3 vision 準拠カメラとなる。
