CCD影像檢測原理認(rèn)識與應(yīng)用技術(shù)

CCD影像檢測原理認(rèn)識與應(yīng)用技術(shù)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(dǎo)入視覺系統(tǒng)?視覺系統(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)致誤動作多點(diǎn)檢查時，傳感器設(shè)置麻煩必須在每一工序改變傳感器的位置問題點(diǎn)3導(dǎo)入圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)①改善事例1同時檢查多個點(diǎn)依靠高速灰度搜索，具備位置修正功能能夠多點(diǎn)同時判別能夠進(jìn)行品種注冊，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人差別導(dǎo)致的不一致全面檢查需要時間問題點(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判定到尺寸計(jì)測的充實(shí)的檢查模式通過連接2臺相機(jī)，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(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問題點(diǎn)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(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·簡單·低成本與圖像處理裝置相比，實(shí)現(xiàn)了低價格實(shí)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(shè)計(jì)簡便控制臺輸入內(nèi)置了5.5inch液晶監(jiān)視器的控制器，可安裝在控制盤上8視覺系統(tǒng)架構(gòu)9專用相機(jī)和控制器的組合

彩色?百萬像素?小型等8種數(shù)碼相機(jī)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(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輸入輸出信號控制（I/O、通信）

RISC型CPU圖像處理運(yùn)算處理畫面顯示圖像攝入用ICＣＶ３０００一個界限?。∮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（最高級別）輸入輸出信號控制圖像處理運(yùn)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(shí)現(xiàn)高速化

負(fù)責(zé)多個擅長領(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)不會因轉(zhuǎn)發(fā)而導(dǎo)致畫質(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：畫面濃度數(shù)據(jù)的波動比較CV-3000商品概要說明

要點(diǎn)②數(shù)字傳輸相機(jī)反復(fù)操作精度提高??！數(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18圖像傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)的通過2值化，進(jìn)行有無、面積、個數(shù)的測定

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

→邊緣檢測通過與正規(guī)化相關(guān)的灰度檢查進(jìn)行2維坐標(biāo)測定→絕對位置／相對位置檢測19通過２值化進(jìn)行面積測定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20通過２值化進(jìn)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(jì)算窗口內(nèi)被2值化（提取）的像素?cái)?shù)＝面積→有無?大小的檢查通過２值化進(jìn)行面積測定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2值化進(jìn)行個數(shù)計(jì)數(shù)測定標(biāo)簽的個數(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個個瓶瓶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)微的色彩差異的識別25

HSB彩色濃淡處理-①色調(diào)、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(diǎn)提取顏色1667萬色和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(jìn)行有無、面積、個數(shù)的測定

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

→邊緣檢測通過與正規(guī)化相關(guān)的灰度檢查進(jìn)行2維坐標(biāo)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(bǔ)償邊緣

???CV3000至詳細(xì)解說圖像處理功能

邊緣30通過邊緣檢測進(jìn)行尺寸測定①外徑·內(nèi)徑測定外徑測定內(nèi)徑測定31通過邊緣檢測進(jìn)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(diǎn)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(jì)測值像素計(jì)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?。　蛭⒎趾笥脵z測水平的中點(diǎn)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(chǎn)生照度變化時（變暗時）錯誤檢測37④微分處理后有補(bǔ)償邊緣補(bǔ)償常時峰值→照度的變化沒有問題?。≌斩茸兓瘓D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(bǔ)償前補(bǔ)償后38邊緣檢測的精度反復(fù)測定結(jié)果±0.05像素（精度比以往高2倍）測定誤差（重復(fù)精度）檢測次數(shù)[次]測定值的誤差[像素]39因噪聲而誤檢測?。茫郑常埃埃啊黾?xì)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(diǎn)Ⅱ?２40可無視噪聲實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定檢測！！因噪聲而誤檢測！趨勢邊緣使用示例■細(xì)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(nèi)?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(dāng)然可以測量，同時對圓周?圓弧形狀也可自由測量↓當(dāng)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(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(jìn)行有無、面積、個數(shù)的測定

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

→邊緣檢測通過與正規(guī)化相關(guān)的灰度檢查進(jìn)行2維坐標(biāo)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(jī)器人的處理控制49通過灰度搜索進(jìn)行位置測定①樣式搜索基本圖像設(shè)定圖像搜索檢測出樣式窗口搜索窗口50通過灰度搜索進(jìn)行位置測定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)測定結(jié)果±0.05像素（精度比以往高2倍）測定誤差（重復(fù)精度）測定值的誤差[像素]檢測次數(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

不同場景時的活用示例初期引進(jìn)并起動時（決定最佳設(shè)定值為止的作業(yè)）開始運(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

不同場景的活用示例導(dǎo)入圖像和起動時???目前為止的工作情況如何？■無統(tǒng)計(jì)功能

●傳送１個工件進(jìn)行結(jié)果確認(rèn)●通過實(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

不同場景的活用示例（初期引進(jìn)時）

???CV3000（①?②）

①通過統(tǒng)計(jì)解析功能確認(rèn)

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

→趨勢圖表畫面

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

●統(tǒng)一對NG圖像重新測試

●通過圖像履歷進(jìn)行重新設(shè)定

→一覽顯示畫面

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（趨勢圖表）通過趨勢波形簡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通過重新測試?統(tǒng)一重新測試功能可以再現(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

不同場景的活用示例（運(yùn)用開始后）

過去的成品率確認(rèn)?設(shè)定確認(rèn)是什么狀態(tài)？■無統(tǒng)計(jì)功能另行通過傳感器確認(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)?不能參照圖像?無法掌握NG工件的傾向→對追查原因、改善的貢獻(xiàn)不大

要停止生產(chǎn)線或親臨現(xiàn)場?

?

?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

通過數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計(jì)進(jìn)行檢查數(shù)據(jù)的自動確認(rèn)

→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(yùn)用支援用統(tǒng)計(jì)解析功能

不同場景的活用示例（運(yùn)用開始后）數(shù)據(jù)收集→追查原因→質(zhì)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(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(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)保存至存儲卡。可用PC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

柱形圖畫面可在柱形圖簡單確認(rèn)NG的度數(shù)分布。↓當(dāng)然也可確認(rèn)保存畫面、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)?趨勢圖?柱形圖可實(shí)現(xiàn)收集數(shù)據(jù)記錄的存儲卡保存操作運(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。