LED光源を用いた形状検査

形状検査用LED光源で検出できる不良

外形寸法・輪郭の異常

形状検査用LED光源を用いることによって、部品の長さや幅、厚みなど、外形寸法や輪郭が設計通りのサイズ・形状に仕上がっているかの検査を行えます。これらが規定の公差から外れていた場合には、後の工程での不良を引き起こす可能性があります。この場合には、主にバックライトなどの透過照明などのLED光源を用いて対象物のシルエットを切り出し、境界線の座標について画像処理システムを用いて計測することにより、微小な外形寸法の狂いや輪郭の歪みなどを検出できます。

欠け・割れ・変形

製品の欠けやひび割れ、歪んで変形している状態の検出も行えます。このような欠陥はさまざまな製品で発生する可能性がありますが、バックライトを用いて輪郭の欠けを抽出する、斜光照明を用いて割れ目や変形している部分に生じる影や乱反射を強調するといった手法を用いて検査を行っていきます。

凹凸・段差・反り

本来あってはならない、製品表面の凹凸や段差、部品全体の反りなどの検出も行えます。表面形状の異常については、平面を真上から照らすのみでは立体感が失われてしまうことから見逃しやすくなるため、低い角度から光をあてる斜光照明などを活用して検出します。光を照射する角度を変えることによって、微小な凸凹や段差が影となって強調されるため、表面上の異常などを可視化して判定できるようになります。

成形不良や加工不良

成形不良や加工不良についても、LED光源を用いることによって検出できます。例えば、金属加工における削り残しや、樹脂の射出成形における樹脂不足といった状況が考えられます。このような不良は「外形・輪郭の狂い」と「表面形状の異常」の双方が見られるケースが多いために、複数のLED光源を組み合わせて検査を行うケースも見られます。この検査によって形状の完全性を担保し、品質の維持に繋げられます。

形状検査に使われるLED光源の種類

バックライトで外形や輪郭を強調する

バックライトは、対象物の背後にLEDを配置し、カメラに向けて真っ直ぐ光を照射する方式です。この場合、光を通さない不透明な対象物の場合には真っ黒なシルエットとして映し出され、表面の模様や色など余分な視覚情報を完全に排除可能です。このような点から、外形の寸法計測や輪郭に発生している欠けやバリの検出といったように、外観形状の以上を見つけるための検査において、バックライトは信頼性が高い方式であるといえます。

斜光照明で凹凸や段差を可視化する

斜光照明は、対象物の表面に対して非常に浅い角度から光を照射する方式です。この方式を使用すると、真上から均一に照射を行った場合には見つけにくい、対象物表面の小さな傷や打痕、段差などに光を当てることで、意図的に影を作り出せます。この点から、斜光照明は製品表面に発生している立体的な形状不良や異物の付着を浮き彫りにするといった用途で広く活用されています。

リング照明で表面形状を均一に確認する

リング照明は、カメラのレンズを囲むように配置されたLEDから、対象物に向かって光を照射します。この方法であれば360度からムラなく光を当てられるため、対象物が持っている立体的な影を打ち消して、表面形状やパターン全体を均一に確認できるようになります。

この時、拡散板を活用して光を和らげることで、光沢のある金属や樹脂部品の形状検査を行う場合でも、局所的な白飛びを防げます。この方法は、外形検査から表面検査まで幅広い対応が可能です。

ライン照明で長尺ワークや搬送品を検査する

ライン照明は、細長い棒状のものにLEDを高密度に配置した光源です。極めて局所的に、かつ強烈な光量の帯を照射できるため、高速で搬送されているワークだったとしてもぶれなく鮮明な画像の取得を行えます。主に、シート状のフィルムや長尺の金属板などを検査する際に用いられます。

斜めからライン照明を当てることで表面の検査を行う、透過させることでピンホールを探すといった検査が行えます。

形状検査用LED光源を選ぶポイント

2Dの輪郭検査か表面形状検査かを整理する

まずは、形状検査を行う目的を整理することが必要となります。具体的には、「平面的なサイズや輪郭の狂い（2D）」を確認したいのか、「表面の凸凹や立体的な歪み（３D・表面形状）」を見たいのかを明確にします。 もし2Dの輪郭を確認したいということであれば、表面のノイズを無視して検査を行えるバックライトが適していますし、対象物表面の凸凹や段差の異常を検出したい場合には、影を作り出して検査を行う「斜光照明」や、表面を均一に捉えラエル「リング照明」などを用いる必要があります。

欠け・変形・凹凸の優先順位を決める

ひとつの製品の形状不良が混在しているケースについては、どの欠陥の検出を優先するか、という順位づけを行います。これは、ひとつの照明で複数の欠陥を完璧の捉えることは困難なケースが多いためです。この場合、優先度が高い欠陥を検出するための照明をメインとして選定し、他の欠陥については画像処理ソフトの工夫などによってカバーするといった対応が必要になってきます。

ワークの材質・色・光沢に合わせて照明方式を選ぶ

対象物の材質や表面状態によって、光がどのように反射するかが異なります。例えば光沢の金属やガラスの形状を検査する場合、直接光を当てると白飛びが発生するため、同軸照明などによって柔らかい間接光を当てるといった対策が求められます。また、製品に色がついている場合にはLEDの波長（色）を合わせることによって、特定の形状異常を背景から際立たせることができます。

検査範囲と搬送速度に合う光量を確保する

現場の製造ラインにおいては、製品はコンベアなどで移動している状態で検査を行う、といったケースが多く見られます。ブレのない静止画像を得るには、カメラのシャッタースピードを短くすることが必要となります。その中で十分な光を取り込むには、高輝度なLED照明が求められます。もし光量が不足している場合には画像が暗くなり、形状のエッジがノイズに埋もれて誤判定につながるケースもありますので、検査範囲と搬送速度に合った光量の確保を行うことが大切です。

形状検査用LED光源を活用した事例

鋼板の打痕検査

形状検査を安定させるための検証ポイント

良品と不良品の形状差が画像上で判別できるか確認する

まず「正常な状態の良品」と「不良品の状態」の両方のサンプルを用意し、同じ照明条件のもとでのテスト撮像を行います。ここでは画像処理システムにおいて、良品と不良品の形状差を画面上で判別可能かを確認します。テストの時点でしっかりと判別できると確認できれば、実際の現場に導入した際も良品と不良品の判別ができると考えられます。

影を活用する検査か、影を抑える検査かを判断する

検査を行う際に、「影を活用する検査」なのか「影を抑える検査」なのかという点をはっきりとさせておくこともポイントになってきます。例えば、対象物の表面にある微小な凸凹や段差を見つけるための検査を行う場合には、斜光照明を用いることで意図的に影を作り出して検査を行っていきます。逆に、外形寸法や輪郭を正確に測定したい場合には、不要な影があるとそれが輪郭の一部として誤認識されてしまうケースもあります。

このように発生する影が有益なシグナルになっているのか、それともノイズになっているのかを見極めることも重要です。

形状検査に適したLED光源装置の相談先

形状検査を成功させるには、目的に適した照明の選定を行う必要がありますが、自社ではどれを選べば良いのかわからない、というケースもあるかもしれません。この場合には、画像処理用LED照明を専門としているメーカーなどに相談することがおすすめであるといえます。実際に形状検査に用いる対象物と検出したい不良のサンプルを用意した上で相談を行うことで、よりスムーズに話を進められると考えられます。

形状検査ができるLED光源を提供するメーカー

「透過検査 LED光源」と検索して上位10位以内に表示された公式サイトのうち、透過検査に対応したLED光源を紹介します。（2026年6月16日調査時点）

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ローアングルリング照明 ULRシリーズ

本体構成	公式HPに記載無し
輝度	公式HPに記載無し
波長	発光色：白(W) / 赤（R） / 青（B） ※緑色は受注生産にて対応。赤色はより明るい4元素LEDでの製作も可能
LED寿命	公式HPに記載無し
調光範囲	公式HPに記載無し
調光方式	公式HPに記載無し
冷却方式	公式HPに記載無し

ULRシリーズは、対象物の表面にある小さな凸凹の検査や、エッジの欠けなどを強調するのに向いている照明といえます。360度方向からの照射が可能であり、さらに拡散板を使用することで光質の変更を行えます。

リング径はφ40〜φ286（外径）まで幅広く取り揃えていることから、ニーズに合わせた選択が可能です。

マルチアングル照明　UMAシリーズ

本体構成	公式HPに記載無し
輝度	公式HPに記載無し
波長	発光色：白(W) / 赤（R） / 青（B）
LED寿命	公式HPに記載無し
調光範囲	公式HPに記載無し
調光方式	公式HPに記載無し
冷却方式	公式HPに記載無し

照射距離の変更により照明効果が変化するマルチアングル照明です。検査対象物に近い場合には、エッジが際立つことによって微細な凹凸確認に有効ですし、逆にワークから話して照射を行った場合には、均一な拡散光となり表面検査を行う際に活用できます。また、オプションとして透過率の高い拡散板が用意されています。

アイテックシステム

高輝度直線同軸落射照明 LLRA シリーズ

本体構成	公式HPに記載無し
輝度	公式HPに記載無し
波長	発光色：白(W) / 赤（R） / 緑（G） / 青（B）
LED寿命	公式HPに記載無し
調光範囲	公式HPに記載無し
調光方式	公式HPに記載無し
冷却方式	FAN冷却

LLRA シリーズは、ラインカメラと同軸上から照射を行える、同軸落射直線照明です。ワーク面の打痕や傷、刻印での正反射光を逃すことによって、検出対象とのコントラストを明確にできます。また、高輝度でありつつも照射機の奥行きが短いため、狭い場所での使用にも対応が可能です。