製造現場では、製品の高さや段差、反りなどを測定するために3Dセンサーが使われています。なかでも「Gocator（ゴケーター）」は、インラインでの3D計測や外観検査を検討する際に候補となるセンサーです。
ただし、Gocatorには多くのシリーズがあり、測定方式も一つではありません。そのため、「一般的な3Dカメラと何が違うのか」「どの機種を選べばよいのか」が分かりにくいこともあります。
また、3DセンサーはKEYENCEやCognex、SICKなどからも販売されています。各メーカーでシステム構成や得意な用途が異なるため、比較して選ぶことも重要です。
本記事では、Gocatorの特徴や3D計測の仕組み、用途、主なシリーズ、選定方法を解説します。あわせて、3Dセンサーの主要メーカーやUniversal Robotsとの連携についても紹介します。
目次[]
Gocator（ゴケーター）とは？
Gocatorは、LMI Technologiesが開発する産業用の3Dスマートセンサーです。対象物の3D形状を取得し、高さや幅、段差、ギャップ、穴径、平面度、体積などを測定できます。
測定値を設定した公差と比較し、OK／NGを判定することも可能です。判定結果はPLCなどへ出力できるため、製造ラインのインライン検査にも組み込みやすくなっています。
また、Gocatorにはレーザーラインプロファイル、3Dスナップショット、ライン共焦点などがあります。対象物の大きさや材質、必要な精度に応じて測定方式を選択できます。
つまりGocatorは、単純に3Dデータを取得するカメラではありません。撮像・計測・判定・設備への出力までをまとめて構成できる3Dスマートセンサーです。
日本国内では、株式会社リンクスがGocatorを取り扱っています。
Gocatorで3D形状を測定する仕組み
Gocatorで代表的なのが、レーザー三角測量を利用したレーザーラインプロファイルです。対象物へ線状のレーザーを照射し、その光を斜め方向に配置したカメラで撮影します。対象物の高さが変わると、カメラから見たレーザーラインの位置も変化します。
レーザーとカメラの位置関係はあらかじめ分かっています。そのため、この位置変化から対象物の高さを算出できます。
断面を連続して取得し3D形状を作る
1回の撮像で得られるのは、レーザーラインに沿ったX-Z方向の断面形状です。
コンベアなどで対象物を移動させながら撮像すると、断面データを連続して取得できます。そこへY方向の位置情報を加えることで、対象物全体を3D形状として再現します。
つまり、レーザーラインプロファイラーは一点の高さだけを測るものではありません。断面を連続して測定し、対象物の表面全体を3D化します。
搬送ラインでは、エンコーダと同期した撮像もできます。移動距離を基準に測定するため、速度が変化しても搬送方向の測定ピッチを一定に保ちやすくなります。
Gocatorの特徴
Gocatorの特徴は、3Dデータを取得できることだけではありません。測定や判定に必要な機能をセンサー側に持ち、PLCなどの外部機器との連携も考慮されています。
3D計測から良否判定まで行える
Gocatorには、取得した3Dデータを処理するための計測ツールが用意されています。高さや幅に加えて、平面、エッジ、穴、角度、体積なども測定できます。
また、GocatorではWebベースのソフトウェア「GoPxL」を利用できます。センサー設定や3Dデータの確認だけでなく、測定処理や判定条件も設定できます。
比較的シンプルな形状検査であれば、すべての3Dデータを外部PCへ送る必要を減らせます。専用の画像処理プログラムを一から開発する工数も抑えやすくなります。
PLCなどの設備と連携できる
Gocatorで取得した測定値や判定結果は、PLCなどへ出力できます。例えば、検査結果に応じてNG品を排出したり、寸法値を後工程へ渡したりできます。
このように、測定だけで終わらず設備制御までつなげやすいこともGocatorの特徴です。
複数台のセンサーを組み合わせられる
レーザー三角測量では、対象物の形状によって死角が生じる場合があります。深い溝や急な段差では、レーザーが届かない部分や、カメラから確認できない部分が生じるためです。
こうした対象では、異なる方向から複数台のセンサーで測定する方法があります。Gocator 2600シリーズでは、マルチセンサーのアラインメントやネットワーク構成にも対応しています。
Gocatorでは何を検査できる？
3D計測では、対象物の高さや形状を数値として取得できます。こうした情報を利用することで、寸法や表面状態を定量的に評価できます。
主な用途は、寸法・形状検査、表面の凹凸検査、接着剤やシール材の検査、体積測定などです。
寸法・形状の検査
高さ、幅、段差、ギャップ、反りなどを測定できます。
例えば、基準面から部品までの距離を測れば、組み付け状態や圧入量を確認できます。部品が所定の位置まで取り付けられているかを数値で判断することも可能です。
3Dプロファイルからエッジや面を検出し、部品同士の位置関係を評価することもできます。自動車では、パネル間の隙間と高さの差を測定するGap & Flush検査などに利用されます。
表面形状や塗布状態の検査
打痕、凹み、突起、欠けなどは、高さ方向の変化として検出できます。目視では判断しにくい形状差でも、3D計測では高さの違いとして評価できます。
接着剤やシール材では、ビードの高さや幅、断面形状などを測定できます。塗布不足や形状のばらつき、途中の途切れを確認する用途にも利用できます。
一方、汚れや変色、印字不良などは、高さの変化がほとんどありません。このような検査では、2Dカメラの方が適している場合があります。
そのため、凹凸や立体形状を見る場合は3D、色や濃淡を見る場合は2Dという使い分けが重要です。
体積測定や位置認識
取得した3Dデータから、対象物の面積や体積を算出することもできます。食品のサイズや体積による選別、不定形ワークの形状確認などに利用できます。
物流では、荷物の高さや幅、形状を測定する用途にも活用できます。
さらに、3D情報からワークの位置や姿勢を求めることも可能です。高さや傾きを含めて認識できるため、ロボットの位置補正などにも利用できます。
2Dカメラ・レーザー変位計とGocatorの違い
Gocatorを検討する際は、2Dカメラやレーザー変位計との違いを理解しておくことも重要です。それぞれ取得できる情報が異なるため、検査内容によって適したセンサーも変わります。
| センサー | 主に取得する情報 | 得意な用途 |
|---|---|---|
| 2Dカメラ | X・Y、輝度、色 | 印字、色、ラベル、輪郭、表面模様 |
| レーザー変位計 | 1点のZ位置 | 高さ、厚み、変位 |
| レーザーラインプロファイラー | X・Z断面 | 高さ、幅、段差、ギャップ |
| 3D計測 | X・Y・Z | 反り、体積、全面形状、3D寸法 |
例えば、製品の一点だけ高さを測定する場合は、レーザー変位計の方がシンプルです。
一方、接着剤ビードの高さと幅を同時に測る場合は、レーザーラインが適しています。製品全面の反りや複数箇所の段差を見る場合も同様です。
印字や色、変色などを確認する場合は2Dカメラが適しています。
つまり、「3Dの方が高性能だから選ぶ」のではありません。検査したい情報に合わせて測定方式を選ぶことが重要です。
Gocatorの主なシリーズ
Gocatorには、測定方式や測定範囲が異なる複数のシリーズがあります。
大きく分けると、レーザーラインプロファイル、3Dスナップショット、ライン共焦点の3系統です。まず測定方式を選び、その後に必要な視野やデータ密度、測定速度から機種を絞り込みます。
| 測定方式 | 主なシリーズ | 主な用途 |
|---|---|---|
| レーザーラインプロファイル | 2100・2300・2400・2500・2600・2800・6300 | インラインでの高さ・段差・幅・形状測定 |
| 3Dスナップショット | 3000 | 静止ワークの3D形状取得、位置認識 |
| ライン共焦点 | 4000・5500 | 微細形状、急傾斜面、透明・多層材料 |
レーザーラインプロファイル｜2100～2800・6300シリーズ
レーザーラインプロファイラーは、レーザー三角測量によって断面形状を取得します。
ワークを移動させながらプロファイルを連続取得すると、表面全体を3D化できます。製造ラインで高さや幅、段差、反りなどを測る用途に適しています。
Gocator 2600シリーズは、4K+解像度に対応したレーザーラインプロファイラーです。
最大4,192点／プロファイルに対応し、X方向のデータ間隔は最小2.5µmです。また、モデルによっては最大約2mの視野を確保できます。
そのため、小型部品の細かな形状から大型ワークまで幅広く対応できます。食品、木材、物流などの用途でも使用できます。
Gocator 6300シリーズは、より高密度な3D計測を目的としたシリーズです。
1プロファイルあたり6,500点を超えるデータ取得に対応します。X方向のデータ間隔は2.1µm未満です。Z方向の繰り返し性は最小0.15µmで、視野は最大31mmです。
半導体や電子部品、EVバッテリーなどに向いています。比較的狭い範囲を高密度に測定したい場合に適したシリーズです。
2600シリーズの単純な上位機種ではありません。広い範囲を測るのか、高密度な精密計測を行うのかによって使い分けます。
3Dスナップショット｜3000シリーズ
Gocator 3000シリーズは、一定範囲の3D形状を一度に取得するスナップショット型のセンサーです。
レーザーライン方式とは異なり、ワークを移動させながら断面を積み重ねる必要がありません。そのため、停止した対象物の3D形状を取得する用途に向いています。
部品の寸法・形状検査や組立状態の確認に利用できます。ロボットが扱うワークの位置認識にも使用できます。
ライン共焦点｜4000・5500シリーズ
ライン共焦点は、微細形状や急傾斜面を高密度に測定するための方式です。
レーザー三角測量とは光学構成が異なります。そのため、光切断では測定条件が厳しくなる対象にも適する場合があります。
Gocator 4000シリーズは、同軸ライン共焦点方式を採用しています。
最大1,920点／プロファイルに対応し、X方向の分解能は最大1.9µmです。また、最大±85°の傾斜面にも対応します。
半導体や電子部品、EVバッテリーなど、高密度なインライン計測に適したシリーズです。
Gocator 5500シリーズは、デュアル軸ライン共焦点方式を採用しています。
表面形状の3D計測に加え、複数の界面からプロファイルを取得できます。そのため、透明材料や多層構造の厚み・形状測定にも利用できます。
このように、Gocatorはシリーズごとに得意な対象が異なります。搬送ラインにはレーザーライン、静止ワークにはスナップショット、微細形状や透明・多層材料には共焦点というように、まず測定対象と工程から方式を絞ります。
Gocatorの機種を選定する際のポイント
Gocatorを選ぶ際は、最高精度や最高スキャン速度だけで判断しないことが重要です。
まず、ワークの大きさや検出したい形状を整理します。そのうえで、搬送速度や表面状態から必要な機種を絞り込みます。
測定範囲とデータ間隔を確認する
最初に確認したいのが、必要な視野とデータ間隔です。
例えばGocator 2600シリーズには、狭い範囲を高密度に測定するモデルがあります。一方、最大約2mの視野を持つモデルもあります。
ただし、ワーク全体が視野に入ればよいわけではありません。0.1mm程度の形状変化を検出したい場合、測定点の間隔が0.5mmでは十分に捉えられない可能性があります。
そのため、検出したい最小形状に対して十分なデータ密度を確保できるかを確認します。
搬送速度と測定ピッチを確認する
レーザーライン方式では、搬送速度とプロファイル取得速度からY方向の測定間隔が決まります。
例えば、コンベア速度が1,000mm/sとします。1,000プロファイル/秒で取得した場合、Y方向の間隔は理論上約1mmです。
0.1mm間隔で測定したい場合は、同じ搬送速度で約10,000プロファイル/秒が必要です。
したがって、最大スキャンレートだけを比較するのでは不十分です。実際のライン速度で必要な測定ピッチを確保できるかを確認します。
また、仕様表にはX方向データ間隔やZ方向分解能などが記載されています。繰り返し性や直線性も、それぞれ別の指標です。
例えば「X方向データ間隔2.5µm」は、「±2.5µmの寸法精度」を意味しません。各仕様が何を示す数値なのかを分けて確認する必要があります。
ワークの材質や形状を確認する
表面状態もセンサー選定に影響します。
黒色ワークでは反射光が弱くなる場合があります。一方、鏡面ではレーザーが特定方向へ反射しやすくなります。透明材料では、複数の界面から反射が発生することもあります。
深い溝や急な段差にも注意が必要です。レーザーやカメラから見えない領域が生じる場合があります。
このような場合は、センサーの設置方向や測定方式を変更します。対象によっては、複数台構成や共焦点方式を検討します。
3Dセンサーの主なメーカー
3Dセンサーやレーザープロファイルセンサーは、Gocator以外にも複数のメーカーから販売されています。
同じレーザー三角測量を使う製品でも、システム構成は同じではありません。センサー内部で処理する製品もあれば、専用コントローラや外部PCを使用する製品もあります。
LMI Technologies
LMI Technologiesは、Gocatorを展開するカナダの3Dセンシングメーカーです。
レーザーライン、3Dスナップショット、ライン共焦点などを展開しています。また、Webベースの「GoPxL」を利用し、センサー設定や測定処理を構築できます。
センサー側で計測や判定を行える点も特徴です。そのため、PLCまで含めたインライン検査を構築しやすくなっています。
Gocator 2600シリーズ
Gocator 2600シリーズは、4K+解像度に対応するレーザーラインプロファイラーです。
微細な形状向けのモデルから、最大約2mの視野を持つモデルまで用意されています。小型部品から大型ワークまで幅広く対応できます。
Gocator 6300シリーズ
Gocator 6300シリーズは、高密度な3D計測を目的としたシリーズです。半導体、電子部品、EVバッテリーなど、微細形状を測定する用途に向いています。
KEYENCE
キーエンスは、画像処理や計測機器を幅広く展開する国内メーカーです。
3D計測では、レーザーラインによるプロファイル測定器のほか、センサー内部に走査機構を持つ3Dセンサーも展開しています。
LJ-X8000シリーズ
LJ-X8000シリーズは、レーザーラインを使って断面形状を測定するプロファイル測定器です。高さや幅、段差などを測定できます。また、プロファイルを連続取得することで3D形状の検査にも利用できます。
LJ-S8000シリーズ
LJ-S8000シリーズは、センサー内部にスキャン機構を搭載した3Dセンサーです。外部の駆動ステージを使わずに一定範囲の3D形状を取得できます。停止したワークの寸法・形状検査などに向いています。
Cognex
Cognexは、マシンビジョンやバーコードリーダーを展開する米国メーカーです。
2D画像処理に加えて、レーザーライン方式やエリアスキャン方式の3Dビジョンも展開しています。2Dや3D、AIを組み合わせやすい点も特徴です。
In-Sight L38
In-Sight L38は、レーザーラインを利用した3Dビジョンシステムです。
3Dスマートカメラに画像処理機能を内蔵しています。3D計測に加えて、2D画像処理やAIツールも利用できます。
3D-A5000シリーズ
3D-A5000シリーズは、エリアスキャン方式の3Dカメラです。
組立確認や寸法測定、ロボットガイダンスなどに利用できます。対象物全体の位置や姿勢を取得したい用途にも適しています。
SICK
SICKは、ドイツの産業用センサーメーカーです。距離センサーや安全機器、LiDAR、マシンビジョンなどを幅広く展開しています。3DビジョンではRulerシリーズなどを提供しています。
Ruler3000
Ruler3000は、レーザー三角測量を利用する3Dマシンビジョンセンサーです。
高速なプロファイル取得に対応しています。電子部品やPCB、寸法・表面形状などのインライン検査に利用できます。
また、外部の画像処理環境と組み合わせたシステムにも対応します。
Micro-Epsilon
Micro-Epsilonは、ドイツの精密センサーメーカーです。レーザー変位や静電容量、渦電流など、幅広い計測技術を展開しています。レーザープロファイルセンサーでは「scanCONTROL」シリーズを提供しています。
scanCONTROL 30xxシリーズ
scanCONTROL 30xxシリーズは、レーザーラインを使って断面形状を取得するプロファイルセンサーです。
連続測定によって3D形状を生成できます。赤色レーザーだけでなく、青色レーザーを採用したモデルも用意されています。
scanCONTROL 8500シリーズ
scanCONTROL 8500シリーズは、4K解像度に対応した3Dレーザースキャナーです。
センサー内部で3Dデータを処理できます。また、測定結果をIndustrial Ethernet経由で制御機器へ出力できます。
3Dセンサーの導入には実ワークでのテストが重要
3Dセンサーは、仕様表だけで測定可否を判断しにくい機器です。
同じ材質でも、色や表面処理によって取得できるデータは変わります。光沢や粗さ、対象物の角度なども測定結果に影響します。
そのため、導入前には実ワークを使った評価が重要です。
良品の形状を取得できるだけでは十分ではありません。不良品との差を安定して判別できるか、公差付近でも再現性を確保できるかを確認します。
実際のライン条件に近づけてテストする
評価時は、静止したワークだけで判断しないことも重要です。
量産ラインでは、振動や搬送位置のばらつきが発生します。速度変動や周辺光が測定に影響する場合もあります。
そのため、実際の搬送速度やワーク姿勢に近い条件でテストします。
機種を先に決めるのではなく、何を、どの範囲で、どの細かさで、どの速度で測るのかを整理します。その条件をもとに、測定方式と型式を絞り込むことが重要です。
3Dセンサーを選ぶ際のポイント
3Dセンサーを選ぶ際は、メーカー名や最高スペックだけで判断しないことが重要です。Gocator、KEYENCE、Cognex、SICK、Micro-Epsilonでは、測定方式やシステム構成が異なります。
まず、測定対象や必要な視野を確認します。あわせて、最小検出サイズやライン速度、ワークの表面状態も確認します。
さらに、センサー側でどこまで処理するのかも重要です。外部PCの要否やPLCとの接続方法によって、設備全体の構成や導入コストが変わります。
また、導入後の調整や保守、既存設備との接続方法も比較します。
最終的には候補となるセンサーで実ワークを測定し、量産条件に近い状態で必要な精度と安定性を確認します。
GocatorとUniversal Robotsの連携
Gocatorは、Universal Robotsと組み合わせた3Dビジョンシステムにも対応しています。
LMI Technologiesでは、GocatorとUniversal Robotsを連携するためのURCapを提供しています。URCapを利用することで、Gocatorとの接続やスキャン処理をロボットプログラムへ組み込みやすくなります。
取得した3D情報からワークの位置や姿勢を求め、その結果をロボット動作へ反映することもできます。これにより、ピッキングやデパレタイズ、加工位置補正、3D検査などのシステムを構築できます。
ロボットへGocatorを搭載する場合は、ハンドアイキャリブレーションも重要です。センサー座標とロボット座標の関係を求めることで、取得した位置情報をロボットの動作へ反映できます。
URCapなどの連携ツールが用意されているため、通信処理やロボット連携をすべて一から構築する必要を減らせます。GocatorとUniversal Robotsを組み合わせる際の立ち上げ工数を抑えやすいことはメリットの一つです。
iCOM技研では、Universal Robots認定SIerとして、GocatorとUniversal Robotsを組み合わせたシステム構築に対応しています。3D認識だけでなく、ロボット動作や周辺設備まで含めて設計できます。
Gocatorに関するよくある質問
Q1. Gocatorとは何ですか？
Gocatorは、LMI Technologiesが開発する産業用3Dスマートセンサーです。対象物の3D形状を取得し、高さや幅、段差、体積などを測定できます。
さらに、良否判定やPLCへの結果出力にも対応しています。
Q2. Gocatorとレーザー変位計の違いは何ですか？
一般的なレーザー変位計は、一点の高さや距離を測定する用途に適しています。
一方、Gocatorのレーザーライン型では断面形状を取得できます。ワークを移動させながら連続測定すれば、表面全体を3D化することも可能です。
Q3. GocatorはPCなしでも使用できますか？
用途によっては可能です。
Gocatorはセンサー側で測定や判定を行い、その結果をPLCなどへ直接出力できます。ただし、大量のデータ保存や独自演算などが必要な場合は、外部PCを組み合わせます。
Q4. GocatorはUniversal RobotsとURCapで連携できますか？
連携できます。
Universal Robots向けのURCapが用意されており、Gocatorとの接続や測定処理をロボットプログラムへ組み込みやすくなっています。
実際に位置情報をロボット動作へ反映する場合は、用途に応じたキャリブレーションや座標変換が必要です。
Q5. Gocatorは黒色・光沢・透明ワークも測定できますか？
測定可否は、表面状態と使用する測定方式によって変わります。
黒色では反射光が弱くなる場合があります。鏡面や透明材料も、通常のレーザー三角測量では測定が難しい場合があります。
そのため、レーザー条件や共焦点方式などを含めて検討します。最終的には実ワークでの評価が重要です。
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「自社にも自動化を」とお考えの方は、ぜひお気軽にご相談ください。
