CCD影像檢測原理認識與應用技術 (NXPowerLite)

1、1CCD影像檢測原理認識與應用技術製作者:廖雪清審核者:滕文暉教材編號:GHRB2.5.3N118S版次:Rev. A 製作日期:2008.8.31 適用期限:2009.9.1.Page:2/74目錄為什么導入視覺系統(tǒng)?視覺系統(tǒng)架構系統(tǒng)基本原理CV-3000業(yè)界領先統(tǒng)計解析功能各行業(yè)應用技術疑難解答 (Q & A)Page:3/74導入圖像傳感器的優(yōu)點改善事例1光電傳感器LED的裝配不合格檢查位置偏差導致誤動作多點檢查時，傳感器設置麻煩必須在每一工序改變傳感器的位置問題點Page:4/74導入圖像傳感器的優(yōu)點改善事例1同時檢查多個點依靠高速灰度搜索，具備位置修正功能能夠多點同時判別能夠進行品種

2、注冊，工序切換迅速點亮不合格其他品種裝配偏差優(yōu)點Page:5/74導入圖像傳感器的優(yōu)點改善事例2目視檢查瓶子的各種不合格檢查有漏查有個人差別導致的不一致全面檢查需要時間問題點Page:6/74導入圖像傳感器的優(yōu)點改善事例2優(yōu)點高速生產線的全面檢查配備了從有無判定到尺寸計測的充實的檢查模式通過連接2臺相機，眼睛看不到地方也能穩(wěn)妥的檢測到每秒抽樣60次，支持高速生產線相機2相機1相機1相機2蓋子翹起液面水平標簽偏差日期打印缺失Page:7/74導入圖像傳感器的優(yōu)點改善事例3問題點以往的圖像處理裝置圖像處理裝置價格高操作困難體積大，在現(xiàn)場設置困難Page:8/74導入圖像傳感器的優(yōu)點改善事例3優(yōu)點小

3、型簡單低成本與圖像處理裝置相比，實現(xiàn)了低價格實現(xiàn)了無需PC的簡單操作，可在現(xiàn)場使用有助于節(jié)省空間的超小型設計簡便控制臺輸入內置了5.5inch液晶監(jiān)視器的控制器，可安裝在控制盤上Page:9/74視覺系統(tǒng)架構Page:10/74專用相機和控制器的組合彩色百萬像素小型等8種數碼相機200萬像素彩色24萬像素彩色24萬像素灰色200萬像素灰色任何相機使用同一控制器便可可實現(xiàn)操作統(tǒng)一硬件構成Page:11/74構成系統(tǒng)概要控制器主體控制面板相機電纜鏡頭監(jiān)視器相機1 相機2DC24V電源Page:12/74以前是內置RISC型CPU中心的集中處理大容量、顯示處理等存在數據處理的界限RISC型CPU輸入

4、輸出信號控制（I/O、通信）RISC型CPU圖像處理運算處理畫面顯示圖像攝入用IC一個界限！影像數據內部硬件構成Page:13/74三處理器系統(tǒng)分散處理實現(xiàn)最佳化最快化（最高級別）輸入輸出信號控制圖像處理運算畫面顯示處理DSP（1）A.C.E.圖像傳輸彩色處理DSP（2）DSP（1）DSP（2）RISC型CPURISC型CPU比較另一功能也實現(xiàn)高速化負責多個擅長領域數據內部硬件構成14數碼相機的特點不會因轉發(fā)而導致畫質的降低。圖像清晰?？稍诳刂破鞫苏{節(jié)倍率。彩色相機的特點信息量大，可以識別細小的色彩差異。.Page:15/74數據傳輸噪聲降低約降至 1/3典型示例：畫面濃度數據的波動比較CV-

5、3000商品概要說明要點數字傳輸相機反復操作精度提高！數字傳輸相機當然內部處理器也進化(放大圖像的比較示意圖)模擬方式 數字方式波動最小值最大值最大濃度模擬相機數字相機Page:16/74 系統(tǒng)基本原理Page:17/74圖像傳感器的基本原理攝像環(huán)境光環(huán)境光反射光鏡頭CCD攝像元件Page:18/74圖像傳感器基礎CCD的像素與色階環(huán)境光暗亮亮度等級Page:19/74圖像傳感器能夠實現(xiàn)的通過2值化，進行有無、面積、個數的測定區(qū)域計數點傳感器通過濃淡邊緣檢測進行1維尺寸測定邊緣檢測通過與正規(guī)化相關的灰度檢查進行2維坐標測定絕對位置相對位置檢測Page:20/74通過值化進行面積測定值化將影像轉

6、換為黑白兩色實物灰度圖像黑白2值化圖像2值化等級Page:21/74通過值化進行面積測定窗口決定檢測范圍窗口OK窗口NG窗口OK以上下限公差判定窗口1窗口2Page:22/74計算窗口內被2值化（提取）的像素數面積有無大小的檢查通過值化進行面積測定OKNGNG公差：設定為800像素有文字像素像素像素文字缺損文字缺失Page:23/74通過2值化進行個數計數測定標簽的個數所謂標簽，是指塊。Page:24/74計數模式的用途缺失NG色彩不同NG缺失NG個個瓶瓶BGA的針腳計數包裝箱內的瓶子數量檢查Page:25/74圖像信息量的增加值化圖像處理階濃淡圖像處理色彩色濃淡圖像處理彩色相機的信息量多，能

7、夠進行細微的色彩差異的識別Page:26/74HSB彩色濃淡處理-色調、色度、明度的1677萬色數據變換！提取示例單擊顏色提取點提取顏色1667萬色和256灰階彩色彩色濃淡處理色調 黑白灰度處理 明度 色度 256灰階 256灰階Page:27/74彩色值化的用途引線框架上的膏體涂抹檢測Page:28/74彩色值化的用途藥品封口膠帶的有無檢測Page:29/74能夠通過圖像傳感器做到的通過2值化，進行有無、面積、個數的測定區(qū)域計數點傳感器通過濃淡邊緣檢測進行1維尺寸測定邊緣檢測通過與正規(guī)化相關的灰度檢查進行2維坐標測定絕對位置相對位置檢測Page:30/74邊緣檢測的算法二值化處理邊緣（省略值

8、化）投影處理直接檢測水平的邊緣投影處理微分處理后邊緣微分處理后有補償邊緣CV3000至詳細解說圖像處理功能邊緣Page:31/74通過邊緣檢測進行尺寸測定外徑內徑測定外徑測定內徑測定Page:32/74通過邊緣檢測進行尺寸測定間距測定中心間距間蔓間距Page:33/74邊緣檢測新方式邊緣檢測以往方法的問題點照度變化邊緣偏移遺漏檢測波動邊緣遺漏圖像處理功能邊緣Page:34/74邊緣檢測新方式CV3000的邊緣檢測穩(wěn)定檢測邊緣即使有照度變化檢測原理圖像處理功能邊緣Page:35/74邊緣檢測新方式基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度投影處理是指邊緣部分放大圖用圖顯示圖像處理功能邊緣平均濃度個像素Page:3

9、6/74邊緣檢測新方式基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度投影處理后直接檢測水平的邊緣變化檢測水平后（80200變化）約2個像素的波動圖像處理功能邊緣濃度值檢測位置檢測水平水平水平計測值像素計測值變化像素Page:37/74投影處理微分處理后邊緣不過邊緣的變化度小時，不能檢測！微分后用檢測水平的中點檢測不依賴水平的變化圖像處理功能邊緣邊緣檢測新方式基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度不能識別邊緣通常時產生照度變化時（變暗時）錯誤檢測Page:38/74微分處理后有補償邊緣補償常時峰值照度的變化沒有問題！照度變化圖像處理功能邊緣邊緣檢測新方式基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度補償前補償后Page:39/74邊緣檢測的精度反復測定

10、結果 0.05像素（精度比以往高2倍）測定誤差（重復精度）檢測次數次測定值的誤差像素Page:40/74因噪聲而誤檢測！細微區(qū)域檢測到噪聲限定檢測部位時圖像處理功能邊緣邊緣檢測新方式邊緣檢測以往方法的問題點Page:41/74可無視噪聲實現(xiàn)穩(wěn)定檢測！因噪聲而誤檢測！趨勢邊緣使用示例細微區(qū)域檢測到噪聲邊緣檢測新方式CV3000趨勢邊緣檢測圖像處理功能邊緣Page:42/74O環(huán)內外徑測量連接器針節(jié)距檢查圖像處理功能邊緣邊緣檢測新方式CV3000趨勢邊緣檢測使用示例Page:43/74XY方向、傾斜方向邊緣當然可以測量，同時對圓周圓弧形狀也可自由測量當然也可以指定檢測方向圖像處理功能邊緣邊緣檢測新

11、方式CV3000檢測區(qū)域示例角度Page:44/74休息 15 分鐘Page:45/74映像白黒映像濃淡處理與彩色處理的差別赤色濃淡処理以藍色進行彩色濃淡處理Page:46/74彩色濃淡處理從彩色數據創(chuàng)建256階的濃淡圖像。彩色原圖彩色濃淡處理圖像處理圖點擊提取點提取點提取顏色Page:47/74檢測的用途開封帶的偏差檢測OKNGPage:48/74能夠通過圖像傳感器做到的通過2值化，進行有無、面積、個數的測定區(qū)域計數點傳感器通過濃淡邊緣檢測進行1維尺寸測定邊緣檢測通過與正規(guī)化相關的灰度檢查進行2維坐標測定絕對位置相對位置檢測 （彩色濃淡處理）49灰度搜索的用途（代表例）機器人的處理控制.Pa

12、ge:50/74通過灰度搜索進行位置測定樣式搜索基本圖像設定圖像搜索檢測出樣式窗口搜索窗口Page:51/74通過灰度搜索進行位置測定正規(guī)化相關方法基本圖像相機拍攝到的圖像形象圖階X坐標Y坐標Page:52/74灰度搜索的精度反復測定結果 0.05像素（精度比以往高2倍）測定誤差（重復精度）測定值的誤差像素檢測次數次Page:53/74CV-3000業(yè)界領先統(tǒng)計解析功能Page:54/74CV-3000多用途運用支援用統(tǒng)計解析功能不同場景時的活用示例初期引進并起動時（決定最佳設定值為止的作業(yè)）開始運用后設定確認質量管理（產品不良的確認、裝置本身的設定確認）統(tǒng)計解析的主要規(guī)格多用途統(tǒng)計解析Pag

13、e:55/74運用支援用統(tǒng)計解析功能不同場景的活用示例導入圖像和起動時目前為止的工作情況如何？無統(tǒng)計功能 傳送個工件進行結果確認 通過實際工件確認是否合格 另行采集數值另行統(tǒng)計僅少量圖像數據 打開圖像確認 樣本數量少 使用了CV3000之后總之比較費力，要取得最佳的設定值非常困難。多用途統(tǒng)計解析Page:56/74運用支援用統(tǒng)計解析功能不同場景的活用示例（初期引進時）CV3000（）通過統(tǒng)計解析功能確認 通過趨勢波形直觀地進行公差設定從波形數據鏈接至圖像 趨勢圖表畫面 通過統(tǒng)計數據確認設定（本體MAX511張） 統(tǒng)一對NG圖像重新測試 通過圖像履歷進行重新設定 一覽顯示畫面以最快的速度達到最佳

14、的設定。多用途統(tǒng)計解析Page:57/74運用支援用統(tǒng)計解析功能公差設定的最佳調整（趨勢圖表）通過趨勢波形簡單掌握檢查狀況也可確認NG圖像。多用途統(tǒng)計解析Page:58/74運用支援用統(tǒng)計解析功能最佳設定參數確認通過重新測試統(tǒng)一重新測試功能可以再現(xiàn)和確認檢查狀態(tài)從履歷圖像也可一次性進行圖像登錄多用途統(tǒng)計解析Page:59/74運用支援用統(tǒng)計解析功能不同場景的活用示例（運用開始后）過去的成品率確認設定確認是什么狀態(tài)？無統(tǒng)計功能另行通過傳感器確認NG數量停止生產線進行設定值的微調整少量圖像數據不能參照圖像無法掌握NG工件的傾向對追查原因、改善的貢獻不大要停止生產線或親臨現(xiàn)場 效率不高。即使僅編制數

15、據收集的系統(tǒng)也是非常費力的。CV3000運用之后多用途統(tǒng)計解析Page:60/74CV3000（、）統(tǒng)計功能通過數據的自動統(tǒng)計進行檢查數據的自動確認 一覽顯示畫面 柱形圖顯示畫面保存大量數據最大20000個數據圖像511張（直連存儲卡PC時容量可更大）運用支援用統(tǒng)計解析功能不同場景的活用示例（運用開始后）數據收集追查原因質量改善跨入了可以簡單全面地活用圖像數據的時代！多用途統(tǒng)計解析Page:61/74運用支援用統(tǒng)計解析功能統(tǒng)計解析一覽顯示畫面最大萬個數據、圖像數據511張可保存至本體存儲器。可以確認成品率、偏差值等可以在運行中變更上下限公差設定在運行中將獲取的數據保存至存儲卡?？捎肞C讀取和解

16、析多用途統(tǒng)計解析Page:62/74運用支援用統(tǒng)計解析功能統(tǒng)計解析柱形圖畫面可在柱形圖簡單確認NG的度數分布。當然也可確認保存畫面、公差設定。多用途統(tǒng)計解析Page:63/74運用支援用統(tǒng)計解析功能統(tǒng)計解析的主要規(guī)格 搭載數値統(tǒng)計趨勢圖柱形圖可實現(xiàn)收集數據記錄的存儲卡保存操作運行中可以變更上下限公差運行中可以顯示保存圖像鏈接多用途統(tǒng)計解析Page:64/74 行業(yè)應用Page:65/74202方向判別電子部件行業(yè)電子部件的方向判定反方向判別被插入到定位帶中的電子部件的方向。也可以通過注冊文字樣式進行異品判別。Page:66/74301液晶検査電機精密行業(yè)LCD的區(qū)段檢查判定指定區(qū)段的點是否點亮

17、。除點亮不合格外，也可進行點亮吻合的檢查。缺失Page:67/74404材塗布切検出物流行業(yè)涂抹不合格密封材料的涂抹量確認檢測出密封材料的缺失、不足等涂抹不合格。能夠不受容器污垢等影響，進行確切的檢查。Page:68/74504端子不良検出金屬鋼鐵行業(yè)端子的鍍層不合格檢查檢測出端子頂端的鍍層不合格。依靠黑白色難以判定，但是利用銀色和金色能夠確切的加以判別。缺失不勻Page:69/74601食品汚付著食品藥物行業(yè)污漬污垢檢測托盤容器的污漬檢測出樹脂托盤內附著的污漬及污垢。由于是彩色處理，即使托盤內有陰影，也能夠確實的檢測出污漬。Page:70/74603薬品容器蓋検出食品藥物行業(yè) 芳香劑封口膜剝離的檢測利用超