「CMOS」を含む日記

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2024-11-24

■産業用カメラについて書きたい

少し前に民生カメラの増田が流行った時、産業用カメラのことを書きたいなとずっと思ってました。

増田は民生カメラのことは殆ど全く知りませんが、仕事で産業用カメラを使う機会が多く、これから産業用カメラを使用する人の指針になればと思っています。

産業用カメラとは

産業用カメラ（FA カメラともいう）とは、主に製造現場で使用されるカメラを総称します。

皆さんが知っている民生カメラや、レンズ一体型でUSB ケーブルやLANケーブルやWiFiで簡単に接続できるタイプのwebカメラとも少し違い、工業製品なのでそれなりの信頼性を持つものになっています。

手動で撮影することは殆どなく、アプリからのシャッター制御や製造ラインからの信号により撮影したりします。

小さい

産業用カメラは民生カメラと比較すると一般的に小さいです。30×30×50mmとか。大きいものもあります。

もっとも一般的なレンズマウントはCマウント。ラインスキャンカメラだとFマウントとかもっと大きいものもあります。

電源はACアダプタを接続したり、USB、PoE対応 LANケーブル等のインタフェースケーブル経由での供給も可能です。

なおインタフェースケーブル経由での給電時はカメラ本体が発熱しやすくなりますので、ヒートシンク等放熱を考慮する必要があります。

センサー

民生カメラ同様、CMOSが一般的です。

センサーサイズは最近だと1～1.2型と、Cマウントの限界近くまで大型化しています。

画素数は12M（4K）とか最近だと24.5Mとか一般的になってきました。

センサーのセルサイズはグローバルシャッターのセンサーだと3.45umとか2.74umとか。

ローリングシャッターのセンサーだと2umくらいのものもあります。

センサーサイズやセルサイズは検査に求められる検査視野範囲やピクセル分解能に直結し、レンズの選定にも大きく影響します。

ちなみにセンサーのメーカーはソニーが最大手かな。

ソニーが新しいセンサーを出すとそれを使ったカメラが出てくる感じですね。

グローバル シャッターとローリングシャッター

グローバルシャッターは平面のセンサーを同時に撮像するシャッター。

ローリングシャッターはセンサー上部から下部まで順番に撮像するシャッター。

対象が高速で移動していたり振動がある環境ではローリングシャッターゆがみが発生します。

しかしローリングシャッターのカメラはグローバルシャッターのカメラと比較して格段に安価です。

モノクロとカラー

産業用カメラを使用した検査装置ではほとんどの場合、モノクロカメラを使用します。

カラーカメラは照明含めた色の調整が難しく、装置の難易度が上がります。

またカラーカメラのセンサー（CMOS）は一般的にはベイヤー配列のセンサー（3CMOS のものもあるが高価）であるため、同じ画素数でも解像力がモノクロより若干劣ります。

検査に色の情報が必須でない場合は必ずモノクロカメラを使用します。

エリアス キャンとライン スキャン

エリアスキャンカメラは平面のセンサーで撮像する、一般的なカメラのこと。

ラインスキャンカメラは1本線のセンサー（複数本の素子のものもある）で高速に撮像するカメラで、カメラの前を横切る対象物をひとつながりで撮影することが可能です。

例えば流れていくシートを撮影したり、円筒状の製品の円周を撮影したりするのに使用します。

インタフェース

産業用カメラは一般的にPCに接続し、アプリで制御します。

USB（USB3Vision）はデータ転送速度もそこそこ速く、USB3.0ポートで接続可能なので最も手軽ですが、ケーブル長は3mが限界です。

GigE（GigEVision）はデータ転送速度はあまり速くありませんが、ケーブル長は100mまで可能なので離れたところにカメラがある場合は便利です。

最近は5GigE、10GigE、25GigEなどもあります。

Coax（CoaXPress）は同軸ケーブルで接続するのですが、4本のケーブルで接続できたりするので非常に高速ですが、専用のフレームグラバーボードが必要になります。

他にもOpt-C:LinkとかCameralinkとか色々あります。

フレームレート

例えば製造ライン内に設置する検査装置ではサイクルタイム内に撮像・検査を実施する必要があります。

サイクルタイムが短い場合は、フレームレートの高いカメラ・インタフェースを選定する必要があります。画素数が大きいカメラのフレームレートは下がります。

また露光時間が長いとフレームレートは下がり、モーションブラーが発生する可能性もあります。

露光時間を短くするにはより強力な照明が必要になります。

制御

産業用カメラは様々な制御パラメータを持ち、インタフェース経由で設定することが可能です。

スナップ・グラブ撮影、外部トリガ設定、フレームレート、露光時間、アナログゲイン、ROI（使用する画素範囲）等々、色々な制御が可能なのが産業用カメラの特徴と言えます。

最後に

産業用カメラを選定するには、検査対象の視野範囲、検出に必要なピクセル分解能、サイクルタイム、予算等様々な影響を考慮する必要があります。

また画像検査装置ではレンズや、照明も必ずセットで選定します。

最近ではAIによる画像検査もありますが、それでもカメラ・レンズ・照明の選定により得られる画像で検査の8割は決まってきます。

レンズや照明の選定はまた今度。

Permalink | 記事への反応(1) | 12:10

2024-02-14

■エチレングリコールと幼児の誤飲 可能性について解説する

浅草にて4歳児を毒殺した疑いで親が逮捕されたというニュースが入ってきた。原因物質は向精神薬のオランザピンとエチレングリコールだという。

https://news.yahoo.co.jp/articles/4c24987b00e6f7158af489f1cb7a7747f3033e52

恐らくだが死因はエチレングリコールの飲用の方だと思われる。

このエチレングリコール、自衛隊の車両整備所で部下に飲ませて中毒、入院というニュースも何度か耳にした事がある人も多いかと思う。これに対してイジメだ！と批判が湧くが、実はそうとも言い切れない。

また、エチレングリコールは幼児が誤飲しやすい危険な罠があるのである。

という訳で、自動車や機械整備などに縁のない人にはよく分からない物質、エチレングリコールについてちょっとだけ解説するよ。

因みに結構身近にあるもので、あなたのキッチンにもあるかもしれないので、幼児がいる家では意識してそれらを幼児の手が届く所から排除しないといけない。

エチレングリコールは赤玉パンチの味

自動車のエンジン冷却水は鉄むき出しの冷却水通路を通すからただの水は使えない。

更に水だと冬に零度以下になった時に凍ってしまう。水は凍ると体積が膨張するから鋳鉄で出来たエンジンは割れてしまう。

そこで氷結温度を下げる為にアルコールを入れる。昔はグリセリンが使われたが、現在専ら使われるのはエチレングリコールだ。自動車メーカーはLLC（ロングライフクーラント）原液を使用油脂に指定していてそれを水で割ってラジエーターに入れる。

でだね、このエチレングリコール、甘いのだ。ネットや化学の本だと「甘い」だけ書いてあるが、実際に舐めてみると、赤玉パンチやサングリアのような葡萄系のフルーティな味がするんである。

因みに赤玉パンチは味付けした赤ワインで、昭和初期に赤ワインの渋みとか複雑な豊潤さは受け入れられないだろう、という事でフルーティに味付けして販売したものである。昭和末期～平成初期で日本人の洋食関係の好みは変わり、バブル以前の洋食というのは甘かったのである。

あともう一つネットにも本にも書いてないのは、整備工場などではこの「甘くてフルーティ」を体験させるというのが半ば儀式化してるのだ。先輩が新人に「舐めてみな、甘いワインみたいだろ」とやるのだ。もうこれは必ずと言っていい程やる。

そして毒なのだが指先で舐めるぐらいではどうという事にもならない。

故に、陸自の整備所で中毒事件とかの事件群は、虐めじゃなくて先輩や教官がアホウであった可能性が高い。

普通は舐めるだけなのに飲むと言えるくらいまで（10cc以上とか）飲ましたんだろなというのが想像できるのだ。

エチレングリコールの毒性

実はエチレングリコール自体には毒性はない。皮膚についても大丈夫だ。

だが飲んでしまうと肝臓の働きに拠って毒になる。肝臓はアルコールと似た物質なので同じ手順で分解してアセトアルデヒドや酢酸を作っているつもりだが、分子構造が違うので猛毒のシュウ酸が生成されてしまう。

シュウ酸は体内のあちこちを破壊するが、一番ダメージを受けるのは腎臓で、シュウ酸結晶（シュウ酸カルシウム）が腎臓細胞を詰まらす＆破壊してしまう。これは後に慢性腎障害として後遺症となるが、腎臓の機能が停止すれば当然尿毒症になるから急性症状としても危ない。

とにかくエチレングリコールを飲んでしまったら急いで病院に行かねばならん。

治療はアルコール静注で肝臓飽和攻撃

飲んでしまった患者の治療にはホメピゾールという薬品があって、これはアルコール→ホルムアルデヒドの触媒酵素を阻害する物質だ。肝臓はアルコール→ホルムアルデヒドのつもりでエチレングリコール→シュウ酸をやってるからシュウ酸の生成も阻害されて止まる。

でもこの薬が無い場合や軽度な場合はアルコールの静脈注射が行われる。これは肝臓への飽和攻撃だ。

いや、なんで飽和攻撃と言うかというと増田はレトロゲーマーでアタリマニアなんでミサイルコマンドで説明したくなる為だ。ミサイルが一度に大量に来ると迎撃が間に合わなくて殆ど撃ち漏らしてしまう。

これと同じでアルコール静注だと消化器を通らないのでアルコール濃度が一気に上がって肝臓は分解処理が飽和してしまう。サチってしまう訳だ。

この時にエチレングリコールの分解→シュウ酸も行われているがその割合は少なくなる。

一方で腎臓は余計なアルコールはジャンジャン捨ててるので、肝臓をサチらせてその間、腎臓頑張ってくれ！という方法だ。

って事でエチレングリコールを少量飲んだ患者はベロベロに酔わされるという目に合う。

身近なエチレングリコール

ここまで聞いて、エチレングリコール中毒は整備工場や殺人犯絡みで、普通の生活には関係が無い、と思った？ところが家の中には至る所にエチレングリコールがあるんだな。

氷枕

夏に使うだろう、氷枕、最近のものは密閉されたビニルパッケージに入っていて、冷凍庫で冷やしてもカチカチに凍らないので使い勝手がいい。

そのカチカチに凍らないのが問題だ。コレにはエチレングリコールが使われているのである。エチレングリコールと水を混ぜた溶液を高分子吸収体（おむつとか匂いビーズとかのあれ）に吸わせてある。パッケージが破れると中身がしみ出すが、それはエチレングリコールだ。

保冷剤

ケーキとか、冷凍宅急便とかに使われる保冷剤。あの保冷剤で凍らしても柔らかいままのものはエチレングリコール入りだ。モノを冷やすのに便利なので捨てずに取ってある人もいるかもしれないが、幼児やペットがいる家では止めた方がいい。事故のもとだ。

他にも「氷点下に冷やしても凍らないもの」にはエチレングリコールが入っていると思った方がいい。

更に重要なのが、「舐めるとフルーティで甘い」という点だ。幼児やペットが好んでしまうのだ。

なんでそんな危ないもんをワザワザ使ってるんだ！

と言いたくなるかもしれない。でもエチレングリコールは工業会ではかなりポピュラーな物質なのだ。

まず使用量が大変多いPET樹脂の原料だ。PETの原料という事はフリース線維の原料でもある（フリースは廃PET からも作れる）。

更に水性塗料の溶媒とか化粧品のつなぎとか、用途が大変多い中間材料なので大量に作られ、それ故安い。使い捨ての保冷剤にぴったりだ。電子デバイス界でのCMOSやARMみたいなものだ。

厄介なのがクール宅急便用の冷却材なんかは食品関係の法律が影響されない。それはたんに輸送用の風袋だから。

なので、今回の事件でもエチレングリコールを与えられた子供は美味しくて喜んで飲んでしまったのではないかと想像する。その後は尿毒症でとても苦しい死に方だったのでは。

それから革製品のなめし（変性処理）にはお茶にも含まれるタンニン酸とクロム酸を使い事が多いが、エチレングリコール酸も使われる。今回の事件の親は皮革商だったとのことなので自動車用LLCじゃなくて商売道具の可能性もある。

という訳で、自衛隊の整備所とか殺人事件とかで耳にするので危ないが遠い場所にあるモノという感じがするが、身近な場所にあるのでちゃんと理解して管理しないと危ないよという事だ。甘い液体で更にフルーティなんだよ。更に高分子吸収体に吸われた状態なら、それはフルーツグミと変わりはない。子供は喜んで食べたり吸ったりしちゃうよ。