CCD影像檢測原理認識與應用技術

CCD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:2009.9.11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)2導入圖像傳感器的優(yōu)點①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3導入圖像傳感器的優(yōu)點①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注冊，工序切換迅速點亮不合格其他品種裝配偏差優(yōu)點4導入圖像傳感器的優(yōu)點②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5導入圖像傳感器的優(yōu)點②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6導入圖像傳感器的優(yōu)點③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7導入圖像傳感器的優(yōu)點③改善事例3優(yōu)點小型·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8視覺系統(tǒng)架構9專用相機和控制器的組合

彩色?百萬像素?小型等8種數(shù)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10システム構成系統(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11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(shù)據(jù)處理的界限RISC型CPU輸入輸出信號控制（I/O、通信）

RISC型CPU圖像處理運算處理畫面顯示圖像攝入用ICＣＶ３０００一個界限?。∮跋駭?shù)據(jù)內部硬件構成12三處理器系統(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(shù)據(jù)內部硬件構成13數(shù)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。14數(shù)據(jù)傳輸噪聲降低約降至1/3典型示例：畫面濃度數(shù)據(jù)的波動比較CV-3000商品概要說明

要點②數(shù)字傳輸相機反復操作精度提高??！數(shù)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(shù)字方式波動最小值最大值最大濃度模擬相機數(shù)字相機15系統(tǒng)基本原理16圖像傳感器的基本原理①攝像環(huán)境光環(huán)境光反射光鏡頭CCD攝像元件17圖像傳感器基礎CCD的像素與色階環(huán)境光暗亮亮度等級18圖像傳感器能夠實現(xiàn)的通過2值化，進行有無、面積、個數(shù)的測定

→區(qū)域?計數(shù)?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19通過２值化進行面積測定①２值化…將影像轉換為黑白兩色實物灰度圖像黑白2值化圖像2值化等級20通過２值化進行面積測定②窗口…決定檢測范圍窗口１＝OK窗口２＝NG

↓窗口８＝OK以上下限公差判定窗口1窗口221計算窗口內被2值化（提?。┑南袼財?shù)＝面積→有無?大小的檢查通過２值化進行面積測定③OKNGNG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22通過2值化進行個數(shù)計數(shù)測定標簽的個數(shù)

所謂標簽，是指塊。23計數(shù)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(shù)包裝箱內的瓶子數(shù)量檢查24圖像信息量的增加２值化圖像處理

↓２５６階濃淡圖像處理

↓１６７７００００色彩色濃淡圖像處理※彩色相機的信息量多，能夠進行細微的色彩差異的識別25

HSB彩色濃淡處理-①色調、色度、明度的1677萬色數(shù)據(jù)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26彩色２值化的用途①引線框架上的膏體涂抹檢測27彩色２值化的用途②藥品封口膠帶的有無檢測28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(shù)的測定

→區(qū)域?計數(shù)?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29邊緣檢測的算法①二值化處理邊緣

（省略２值化）②投影處理直接檢測水平的邊緣③投影處理→微分處理后邊緣④微分處理后有補償邊緣

???CV3000至詳細解說圖像處理功能

邊緣30通過邊緣檢測進行尺寸測定①外徑·內徑測定外徑測定內徑測定31通過邊緣檢測進行尺寸測定②間距測定中心間距間蔓間距32邊緣檢測新方式①

邊緣檢測

以往方法的問題點Ⅰ■照度變化邊緣偏移?遺漏檢測波動ＣＶ３０００邊緣遺漏圖像處理功能

邊緣33邊緣檢測新方式①

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34邊緣檢測新方式①

基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度①■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１個像素35邊緣檢測新方式①

基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度②②投影處理后

直接檢測水平的邊緣變化檢測水平后（80→200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36③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①

基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度③不能識別邊緣通常時產生照度變化時（變暗時）錯誤檢測37④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①

基于邊緣檢測方式的穩(wěn)定度④補償前補償后38邊緣檢測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）檢測次數(shù)[次]測定值的誤差[像素]39因噪聲而誤檢測！ＣＶ３０００■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②

邊緣檢測

以往方法的問題點Ⅱ?２40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②

CV3000

趨勢邊緣檢測圖像處理功能

邊緣41O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②

CV3000

趨勢邊緣檢測使用示例42X?Y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

邊緣邊緣檢測新方式③

CV3000

檢測區(qū)域示例角度43休息15分鐘44カラーカメラの映像白黒カメラの映像濃淡處理與彩色處理的差別赤色でカラー濃淡処理以藍色進行彩色濃淡處理45彩色濃淡處理

從彩色數(shù)據(jù)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46檢測的用途開封帶的偏差檢測OKNG47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(shù)的測定

→區(qū)域?計數(shù)?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）48灰度搜索的用途（代表例）機器人的處理控制49通過灰度搜索進行位置測定①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50通過灰度搜索進行位置測定③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51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(shù)[次]52CV-3000業(yè)界領先統(tǒng)計解析功能53CV-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54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１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(shù)值另行統(tǒng)計■僅少量圖像數(shù)據(jù)

●打開圖像確認●樣本數(shù)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55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（①?②）

①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(shù)據(jù)鏈接至ＮＧ圖像

→趨勢圖表畫面

②通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)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的設定。多用途

統(tǒng)計解析56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57運用支援用統(tǒng)計解析功能

最佳設定參數(shù)確認①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)②從履歷圖像也可一次性進行圖像登錄多用途

統(tǒng)計解析58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(shù)量停止生產線進行設定值的微調整■少量圖像數(shù)據(jù)?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(shù)據(jù)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59???CV3000（①、②）①統(tǒng)計功能

通過數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計進行檢查數(shù)據(jù)的自動確認

→一覽顯示畫面

→柱形圖顯示畫面②保存大量數(shù)據(jù)最大20000個數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的時代?。《嘤猛?/p>

統(tǒng)計解析60運用支援用統(tǒng)計解析功能

統(tǒng)計解析

一覽顯示畫面

①最大２萬個數(shù)據(jù)、圖像

數(shù)據(jù)511張可保存至本體存儲器?？梢源_認成品率、偏差值等②可以在運行中變更上下限公差設定③在運行中將獲取的數(shù)據(jù)保存至存儲卡?？捎肞C讀取和解析

多用途

統(tǒng)計解析61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(shù)分布?！斎灰部纱_認保存畫面、公差設定。多用途

統(tǒng)計解析62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(shù)値統(tǒng)計?趨勢圖?柱形圖可實現(xiàn)收集數(shù)據(jù)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63

行業(yè)應用64202チップの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。