CCD影像檢測(cè)原理認(rèn)識(shí)與應(yīng)用技術(shù)

CCD影像檢測(cè)原理認(rèn)識(shí)與應(yīng)用技術(shù)製作者:廖雪清審核者:滕文暉教材編號(hào):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(dǎo)入視覺(jué)系統(tǒng)?視覺(jué)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)基本原理CV-3000業(yè)界領(lǐng)先統(tǒng)計(jì)解析功能各行業(yè)應(yīng)用技術(shù)疑難解答(Q&A)2導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)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(dǎo)致誤動(dòng)作多點(diǎn)檢查時(shí)，傳感器設(shè)置麻煩必須在每一工序改變傳感器的位置問(wèn)題點(diǎn)3導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)①改善事例1同時(shí)檢查多個(gè)點(diǎn)依靠高速灰度搜索，具備位置修正功能能夠多點(diǎn)同時(shí)判別能夠進(jìn)行品種注冊(cè)，工序切換迅速點(diǎn)亮不合格其他品種裝配偏差優(yōu)點(diǎn)4導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)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(gè)人差別導(dǎo)致的不一致全面檢查需要時(shí)間問(wèn)題點(diǎn)5導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)②改善事例2優(yōu)點(diǎn)高速生產(chǎn)線的全面檢查配備了從有無(wú)判定到尺寸計(jì)測(cè)的充實(shí)的檢查模式通過(guò)連接2臺(tái)相機(jī)，眼睛看不到地方也能穩(wěn)妥的檢測(cè)到每秒抽樣60次，支持高速生產(chǎn)線相機(jī)2相機(jī)1相機(jī)1相機(jī)2蓋子翹起液面水平標(biāo)簽偏差日期打印缺失6導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)③改善事例3問(wèn)題點(diǎn)以往的圖像處理裝置圖像處理裝置價(jià)格高操作困難體積大，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置困難7導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)③改善事例3優(yōu)點(diǎn)小型·簡(jiǎn)單·低成本與圖像處理裝置相比，實(shí)現(xiàn)了低價(jià)格實(shí)現(xiàn)了無(wú)需PC的簡(jiǎn)單操作，可在現(xiàn)場(chǎng)使用有助于節(jié)省空間的超小型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便控制臺(tái)輸入內(nèi)置了5.5inch液晶監(jiān)視器的控制器，可安裝在控制盤(pán)上8視覺(jué)系統(tǒng)架構(gòu)9專(zhuān)用相機(jī)和控制器的組合

彩色?百萬(wàn)像素?小型等8種數(shù)碼相機(jī)200萬(wàn)像素彩色24萬(wàn)像素彩色24萬(wàn)像素灰色200萬(wàn)像素灰色任何相機(jī)使用同一控制器便可

可實(shí)現(xiàn)操作統(tǒng)一

硬件構(gòu)成10システム構(gòu)成系統(tǒng)概要控制器主體控制面板相機(jī)電纜鏡頭監(jiān)視器相機(jī)1相機(jī)2DC24V電源11以前是???

內(nèi)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(hào)控制（I/O、通信）

RISC型CPU圖像處理運(yùn)算處理畫(huà)面顯示圖像攝入用ICＣＶ３０００一個(gè)界限?。∮跋駭?shù)據(jù)內(nèi)部硬件構(gòu)成12三處理器系統(tǒng)分散處理實(shí)現(xiàn)最佳化?最快化（最高級(jí)別）輸入輸出信號(hào)控制圖像處理運(yùn)算畫(huà)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(shí)現(xiàn)高速化

負(fù)責(zé)多個(gè)擅長(zhǎng)領(lǐng)域數(shù)據(jù)內(nèi)部硬件構(gòu)成13數(shù)碼相機(jī)的特點(diǎn)不會(huì)因轉(zhuǎn)發(fā)而導(dǎo)致畫(huà)質(zhì)的降低。圖像清晰?？稍诳刂破鞫苏{(diào)節(jié)倍率。彩色相機(jī)的特點(diǎn)信息量大，可以識(shí)別細(xì)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(huà)面濃度數(shù)據(jù)的波動(dòng)比較CV-3000商品概要說(shuō)明

要點(diǎn)②數(shù)字傳輸相機(jī)反復(fù)操作精度提高?。?shù)字傳輸相機(jī)當(dāng)然內(nèi)部處理器也進(jìn)化→(放大圖像的比較示意圖)模擬方式數(shù)字方式波動(dòng)最小值最大值最大濃度模擬相機(jī)數(shù)字相機(jī)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(chǔ)CCD的像素與色階環(huán)境光暗亮亮度等級(jí)18圖像傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)的通過(guò)2值化，進(jìn)行有無(wú)、面積、個(gè)數(shù)的測(cè)定

→區(qū)域?計(jì)數(shù)?點(diǎn)傳感器通過(guò)濃淡邊緣檢測(cè)進(jìn)行1維尺寸測(cè)定

→邊緣檢測(cè)通過(guò)與正規(guī)化相關(guān)的灰度檢查進(jìn)行2維坐標(biāo)測(cè)定→絕對(duì)位置／相對(duì)位置檢測(cè)19通過(guò)２值化進(jìn)行面積測(cè)定①２值化…將影像轉(zhuǎn)換為黑白兩色實(shí)物灰度圖像黑白2值化圖像2值化等級(jí)20通過(guò)２值化進(jìn)行面積測(cè)定②窗口…決定檢測(cè)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(jì)算窗口內(nèi)被2值化（提取）的像素?cái)?shù)＝面積→有無(wú)?大小的檢查通過(guò)２值化進(jìn)行面積測(cè)定③OKNGNG公差：設(shè)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(guò)2值化進(jìn)行個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)測(cè)定標(biāo)簽的個(gè)數(shù)

所謂標(biāo)簽，是指塊。23計(jì)數(shù)模式的用途缺失NG色彩不同NG缺失NG個(gè)個(gè)瓶瓶BGA的針腳計(jì)數(shù)包裝箱內(nèi)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(jī)的信息量多，能夠進(jìn)行細(xì)微的色彩差異的識(shí)別25

HSB彩色濃淡處理-①色調(diào)、色度、明度的1677萬(wàn)色數(shù)據(jù)變換！！

→提取示例單擊顏色提取點(diǎn)提取顏色1667萬(wàn)色和256灰階彩色彩色濃淡處理色調(diào)

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(cè)27彩色２值化的用途②藥品封口膠帶的有無(wú)檢測(cè)28能夠通過(guò)圖像傳感器做到的通過(guò)2值化，進(jìn)行有無(wú)、面積、個(gè)數(shù)的測(cè)定

→區(qū)域?計(jì)數(shù)?點(diǎn)傳感器通過(guò)濃淡邊緣檢測(cè)進(jìn)行1維尺寸測(cè)定

→邊緣檢測(cè)通過(guò)與正規(guī)化相關(guān)的灰度檢查進(jìn)行2維坐標(biāo)測(cè)定→絕對(duì)位置／相對(duì)位置檢測(cè)29邊緣檢測(cè)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(cè)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(bǔ)償邊緣

???CV3000至詳細(xì)解說(shuō)圖像處理功能

邊緣30通過(guò)邊緣檢測(cè)進(jìn)行尺寸測(cè)定①外徑·內(nèi)徑測(cè)定外徑測(cè)定內(nèi)徑測(cè)定31通過(guò)邊緣檢測(cè)進(jìn)行尺寸測(cè)定②間距測(cè)定中心間距間蔓間距32邊緣檢測(cè)新方式①

邊緣檢測(cè)

以往方法的問(wèn)題點(diǎn)Ⅰ■照度變化邊緣偏移?遺漏檢測(cè)波動(dòng)ＣＶ３０００邊緣遺漏圖像處理功能

邊緣33邊緣檢測(cè)新方式①

CV3000的

邊緣檢測(cè)穩(wěn)定檢測(cè)邊緣即使有照度變化???檢測(cè)原理圖像處理功能

邊緣34邊緣檢測(cè)新方式①

基于邊緣檢測(cè)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(gè)像素35邊緣檢測(cè)新方式①

基于邊緣檢測(cè)方式的穩(wěn)定度②②投影處理后

直接檢測(cè)水平的邊緣變化檢測(cè)水平后（80→200變化）約2個(gè)像素的波動(dòng)圖像處理功能

邊緣濃度值檢測(cè)位置檢測(cè)水平水平

水平計(jì)測(cè)值像素計(jì)測(cè)值變化像素36③投影處理→微分處理后邊緣×不過(guò)??邊緣的變化度小時(shí)，不能檢測(cè)！！◎微分后用檢測(cè)水平的中點(diǎn)檢測(cè)→不依賴水平的變化圖像處理功能

邊緣邊緣檢測(cè)新方式①

基于邊緣檢測(cè)方式的穩(wěn)定度③不能識(shí)別邊緣通常時(shí)產(chǎn)生照度變化時(shí)（變暗時(shí)）錯(cuò)誤檢測(cè)37④微分處理后有補(bǔ)償邊緣補(bǔ)償常時(shí)峰值→照度的變化沒(méi)有問(wèn)題！！照度變化圖像處理功能

邊緣邊緣檢測(cè)新方式①

基于邊緣檢測(cè)方式的穩(wěn)定度④補(bǔ)償前補(bǔ)償后38邊緣檢測(cè)的精度反復(fù)測(cè)定結(jié)果±0.05像素（精度比以往高2倍）測(cè)定誤差（重復(fù)精度）檢測(cè)次數(shù)[次]測(cè)定值的誤差[像素]39因噪聲而誤檢測(cè)！ＣＶ３０００■細(xì)微區(qū)域檢測(cè)到噪聲限定檢測(cè)部位時(shí)圖像處理功能

邊緣邊緣檢測(cè)新方式②

邊緣檢測(cè)

以往方法的問(wèn)題點(diǎn)Ⅱ?２40可無(wú)視噪聲實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定檢測(cè)?。∫蛟肼暥`檢測(cè)！趨勢(shì)邊緣使用示例■細(xì)微區(qū)域檢測(cè)到噪聲邊緣檢測(cè)新方式②

CV3000

趨勢(shì)邊緣檢測(cè)圖像處理功能

邊緣41O環(huán)內(nèi)?外徑測(cè)量連接器針節(jié)距檢查圖像處理功能

邊緣邊緣檢測(cè)新方式②

CV3000

趨勢(shì)邊緣檢測(cè)使用示例42X?Y方向、傾斜方向邊緣當(dāng)然可以測(cè)量，同時(shí)對(duì)圓周?圓弧形狀也可自由測(cè)量↓當(dāng)然也可以指定檢測(cè)方向圖像處理功能

邊緣邊緣檢測(cè)新方式③

CV3000

檢測(cè)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(lán)色進(jìn)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(diǎn)擊提取點(diǎn)提取點(diǎn)提取顏色46檢測(cè)的用途開(kāi)封帶的偏差檢測(cè)OKNG47能夠通過(guò)圖像傳感器做到的通過(guò)2值化，進(jìn)行有無(wú)、面積、個(gè)數(shù)的測(cè)定

→區(qū)域?計(jì)數(shù)?點(diǎn)傳感器通過(guò)濃淡邊緣檢測(cè)進(jìn)行1維尺寸測(cè)定

→邊緣檢測(cè)通過(guò)與正規(guī)化相關(guān)的灰度檢查進(jìn)行2維坐標(biāo)測(cè)定→絕對(duì)位置／相對(duì)位置檢測(cè)

（彩色濃淡處理）48灰度搜索的用途（代表例）機(jī)器人的處理控制49通過(guò)灰度搜索進(jìn)行位置測(cè)定①樣式搜索基本圖像設(shè)定圖像搜索檢測(cè)出樣式窗口搜索窗口50通過(guò)灰度搜索進(jìn)行位置測(cè)定③正規(guī)化相關(guān)方法基本圖像相機(jī)拍攝到的圖像形象圖階X坐標(biāo)Y坐標(biāo)51灰度搜索的精度反復(fù)測(cè)定結(jié)果±0.05像素（精度比以往高2倍）測(cè)定誤差（重復(fù)精度）測(cè)定值的誤差[像素]檢測(cè)次數(shù)[次]52CV-3000業(yè)界領(lǐng)先統(tǒng)計(jì)解析功能53CV-3000多用途

運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

不同場(chǎng)景時(shí)的活用示例初期引進(jìn)并起動(dòng)時(shí)（決定最佳設(shè)定值為止的作業(yè)）開(kāi)始運(yùn)用后

設(shè)定確認(rèn)?質(zhì)量管理（產(chǎn)品不良的確認(rèn)、裝置本身的設(shè)定確認(rèn)）統(tǒng)計(jì)解析的主要規(guī)格多用途

統(tǒng)計(jì)解析54運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

不同場(chǎng)景的活用示例導(dǎo)入圖像和起動(dòng)時(shí)???目前為止的工作情況如何？■無(wú)統(tǒng)計(jì)功能

●傳送１個(gè)工件進(jìn)行結(jié)果確認(rèn)●通過(guò)實(shí)際工件確認(rèn)是否合格●另行采集數(shù)值另行統(tǒng)計(jì)■僅少量圖像數(shù)據(jù)

●打開(kāi)圖像確認(rèn)●樣本數(shù)量少

使用了CV3000之后總之比較費(fèi)力，要取得最佳的設(shè)定值非常困難。多用途

統(tǒng)計(jì)解析55運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

不同場(chǎng)景的活用示例（初期引進(jìn)時(shí)）

???CV3000（①?②）

①通過(guò)統(tǒng)計(jì)解析功能確認(rèn)

●通過(guò)趨勢(shì)波形直觀地進(jìn)行公差設(shè)定●從波形數(shù)據(jù)鏈接至ＮＧ圖像

→趨勢(shì)圖表畫(huà)面

②通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確認(rèn)設(shè)定（本體MAX511張）

●統(tǒng)一對(duì)NG圖像重新測(cè)試

●通過(guò)圖像履歷進(jìn)行重新設(shè)定

→一覽顯示畫(huà)面

以最快的速度達(dá)到最佳的設(shè)定。多用途

統(tǒng)計(jì)解析56運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

公差設(shè)定的最佳調(diào)整（趨勢(shì)圖表）通過(guò)趨勢(shì)波形簡(jiǎn)單掌握檢查狀況也可確認(rèn)NG圖像。多用途

統(tǒng)計(jì)解析57運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

最佳設(shè)定參數(shù)確認(rèn)①通過(guò)重新測(cè)試?統(tǒng)一重新測(cè)試功能可以再現(xiàn)和確認(rèn)檢查狀態(tài)②從履歷圖像也可一次性進(jìn)行圖像登錄多用途

統(tǒng)計(jì)解析58運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

不同場(chǎng)景的活用示例（運(yùn)用開(kāi)始后）

過(guò)去的成品率確認(rèn)?設(shè)定確認(rèn)是什么狀態(tài)？■無(wú)統(tǒng)計(jì)功能另行通過(guò)傳感器確認(rèn)NG數(shù)量停止生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)定值的微調(diào)整■少量圖像數(shù)據(jù)?不能參照?qǐng)D像?無(wú)法掌握NG工件的傾向→對(duì)追查原因、改善的貢獻(xiàn)不大

要停止生產(chǎn)線或親臨現(xiàn)場(chǎng)?

?

?效率不高。即使僅編制數(shù)據(jù)收集的系統(tǒng)也是非常費(fèi)力的。CV3000運(yùn)用之后多用途

統(tǒng)計(jì)解析59???CV3000（①、②）①統(tǒng)計(jì)功能

通過(guò)數(shù)據(jù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行檢查數(shù)據(jù)的自動(dòng)確認(rèn)

→一覽顯示畫(huà)面

→柱形圖顯示畫(huà)面②保存大量數(shù)據(jù)最大20000個(gè)數(shù)據(jù)

圖像511張（直連存儲(chǔ)卡?PC時(shí)容量可更大）運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

不同場(chǎng)景的活用示例（運(yùn)用開(kāi)始后）數(shù)據(jù)收集→追查原因→質(zhì)量改善

跨入了可以簡(jiǎn)單全面地活用圖像數(shù)據(jù)的時(shí)代！！多用途

統(tǒng)計(jì)解析60運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

統(tǒng)計(jì)解析

一覽顯示畫(huà)面

①最大２萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)、圖像

數(shù)據(jù)511張可保存至本體存儲(chǔ)器。可以確認(rèn)成品率、偏差值等②可以在運(yùn)行中變更上下限公差設(shè)定③在運(yùn)行中將獲取的數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)卡?？捎肞C讀取和解析

多用途

統(tǒng)計(jì)解析61運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

統(tǒng)計(jì)解析

柱形圖畫(huà)面可在柱形圖簡(jiǎn)單確認(rèn)NG的度數(shù)分布?！?dāng)然也可確認(rèn)保存畫(huà)面、公差設(shè)定。多用途

統(tǒng)計(jì)解析62運(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

統(tǒng)計(jì)解析的主要規(guī)格?搭載數(shù)値統(tǒng)計(jì)?趨勢(shì)圖?柱形圖可實(shí)現(xiàn)收集數(shù)據(jù)記錄的存儲(chǔ)卡保存操作運(yùn)行中可以變更上下限公差運(yùn)行中可以顯示保存圖像鏈接多用途

統(tǒng)計(jì)解析63

行業(yè)應(yīng)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。