CCD影像检测原理认识与应用技术

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目錄为什么导入视觉系统?视觉系统架构系统基本原理CV-3000业界领先统计解析功能各行业应用技术疑难解答(Q&A)2导入图像传感器的优点①改善事例1光电传感器LED的装配不合格检查位置偏差导致误动作多点检查时，传感器设置麻烦必须在每一工序改变传感器的位置问题点3导入图像传感器的优点①改善事例1同时检查多个点依靠高速灰度搜索，具备位置修正功能能够多点同时判别能够进行品种注册，工序切换迅速点亮不合格其他品种装配偏差优点4导入图像传感器的优点②改善事例2目视检查瓶子的各种不合格检查有漏查有个人差别导致的不一致全面检查需要时间问题点5导入图像传感器的优点②改善事例2优点高速生产线的全面检查配备了从有无判定到尺寸计测的充实的检查模式通过连接2台相机，眼睛看不到地方也能稳妥的检测到每秒抽样60次，支持高速生产线相机2相机1相机1相机2盖子翘起液面水平标签偏差日期打印缺失6导入图像传感器的优点③改善事例3问题点以往的图像处理装置图像处理装置价格高操作困难体积大，在现场设置困难7导入图像传感器的优点③改善事例3优点小型·简单·低成本与图像处理装置相比，实现了低价格实现了无需PC的简单操作，可在现场使用有助于节省空间的超小型设计简便控制台输入内置了5.5inch液晶监视器的控制器，可安装在控制盘上8视觉系统架构9专用相机和控制器的组合

彩色・百万像素・小型等8种数码相机200万像素彩色24万像素彩色24万像素灰色200万像素灰色任何相机使用同一控制器便可

可实现操作统一

硬件构成10システム構成系统概要控制器主体控制面板相机电缆镜头监视器相机1相机2DC24V电源11以前是・・・

内置RISC型CPU中心的集中处理大容量、显示处理等存在数据处理的界限RISC型CPU输入输出信号控制（I/O、通信）

RISC型CPU图像处理运算处理画面显示图像摄入用ICＣＶ３０００一个界限！！影像数据内部硬件构成12三处理器系统分散处理实现最佳化・最快化（最高级别）输入输出信号控制图像处理运算画面显示处理DSP（1）A.C.E.图像传输彩色处理DSP（2）DSP（1）DSP（2）RISC型CPURISC型CPU比较另一功能也实现高速化

负责多个擅长领域数据内部硬件构成13数码相机的特点不会因转发而导致画质的降低。图像清晰。可在控制器端调节倍率。彩色相机的特点信息量大，可以识别细小的色彩差异。14数据传输噪声降低约降至1/3典型示例：画面浓度数据的波动比较CV-3000商品概要说明

要点②数字传输相机反复操作精度提高！！数字传输相机当然内部处理器也进化→(放大图像的比较示意图)模拟方式数字方式波动最小值最大值最大浓度模拟相机数字相机15系统基本原理16图像传感器的基本原理①摄像环境光环境光反射光镜头CCD摄像元件17图像传感器基础CCD的像素与色阶环境光暗亮亮度等级18图像传感器能够实现的通过2值化，进行有无、面积、个数的测定

→区域・计数・点传感器通过浓淡边缘检测进行1维尺寸测定

→边缘检测通过与正规化相关的灰度检查进行2维坐标测定→绝对位置／相对位置检测19通过２值化进行面积测定①２值化…将影像转换为黑白两色实物灰度图像黑白2值化图像2值化等级20通过２值化进行面积测定②窗口…决定检测范围窗口１＝OK窗口２＝NG

↓窗口８＝OK以上下限公差判定窗口1窗口221计算窗口内被2值化（提取）的像素数＝面积→有无・大小的检查通过２值化进行面积测定③OKNGNG公差：设定为800像素有文字像素像素像素文字缺损文字缺失22通过2值化进行个数计数测定标签的个数

所谓标签，是指块。23计数模式的用途缺失NG色彩不同NG缺失NG个个瓶瓶BGA的针脚计数包装箱内的瓶子数量检查24图像信息量的增加２值化图像处理

↓２５６阶浓淡图像处理

↓１６７７００００色彩色浓淡图像处理※彩色相机的信息量多，能够进行细微的色彩差异的识别25

HSB彩色浓淡处理-①色调、色度、明度的1677万色数据变换！！

→提取示例单击颜色提取点提取颜色1667万色和256灰阶彩色彩色浓淡处理色调

黑白灰度处理

明度

色度

256灰阶

256灰阶26彩色２值化的用途①引线框架上的膏体涂抹检测27彩色２值化的用途②药品封口胶带的有无检测28能够通过图像传感器做到的通过2值化，进行有无、面积、个数的测定

→区域・计数・点传感器通过浓淡边缘检测进行1维尺寸测定

→边缘检测通过与正规化相关的灰度检查进行2维坐标测定→绝对位置／相对位置检测29边缘检测的算法①二值化处理边缘

（省略２值化）②投影处理直接检测水平的边缘③投影处理→微分处理后边缘④微分处理后有补偿边缘

・・・CV3000至详细解说图像处理功能

边缘30通过边缘检测进行尺寸测定①外径·内径测定外径测定内径测定31通过边缘检测进行尺寸测定②间距测定中心间距间蔓间距32边缘检测新方式①

边缘检测

以往方法的问题点Ⅰ■照度变化边缘偏移・遗漏检测波动ＣＶ３０００边缘遗漏图像处理功能

边缘33边缘检测新方式①

CV3000的

边缘检测稳定检测边缘即使有照度变化・・・检测原理图像处理功能

边缘34边缘检测新方式①

基于边缘检测方式的稳定度①■投影处理是指・・・边缘部分放大图用图显示图像处理功能

边缘平均浓度１个像素35边缘检测新方式①

基于边缘检测方式的稳定度②②投影处理后

直接检测水平的边缘变化检测水平后（80→200变化）约2个像素的波动图像处理功能

边缘浓度值检测位置检测水平水平

水平计测值像素计测值变化像素36③投影处理→微分处理后边缘×不过・・边缘的变化度小时，不能检测！！◎微分后用检测水平的中点检测→不依赖水平的变化图像处理功能

边缘边缘检测新方式①

基于边缘检测方式的稳定度③不能识别边缘通常时产生照度变化时（变暗时）错误检测37④微分处理后有补偿边缘补偿常时峰值→照度的变化没有问题！！照度变化图像处理功能

边缘边缘检测新方式①

基于边缘检测方式的稳定度④补偿前补偿后38边缘检测的精度反复测定结果±0.05像素（精度比以往高2倍）测定误差（重复精度）检测次数[次]测定值的误差[像素]39因噪声而误检测！ＣＶ３０００■细微区域检测到噪声限定检测部位时图像处理功能

边缘边缘检测新方式②

边缘检测

以往方法的问题点Ⅱｰ２40可无视噪声实现稳定检测！！因噪声而误检测！趋势边缘使用示例■细微区域检测到噪声边缘检测新方式②

CV3000

趋势边缘检测图像处理功能

边缘41O环内・外径测量连接器针节距检查图像处理功能

边缘边缘检测新方式②

CV3000

趋势边缘检测使用示例42X・Y方向、倾斜方向边缘当然可以测量，同时对圆周・圆弧形状也可自由测量↓当然也可以指定检测方向图像处理功能

边缘边缘检测新方式③

CV3000

检测区域示例角度43休息15分钟44カラーカメラの映像白黒カメラの映像浓淡处理与彩色处理的差别赤色でカラー濃淡処理以蓝色进行彩色浓淡处理45彩色浓淡处理

从彩色数据创建256阶的浓淡图像。彩色原图彩色浓淡处理图像处理图点击提取点提取点提取颜色46检测的用途开封带的偏差检测OKNG47能够通过图像传感器做到的通过2值化，进行有无、面积、个数的测定

→区域・计数・点传感器通过浓淡边缘检测进行1维尺寸测定

→边缘检测通过与正规化相关的灰度检查进行2维坐标测定→绝对位置／相对位置检测

（彩色浓淡处理）48灰度搜索的用途（代表例）机器人的处理控制49通过灰度搜索进行位置测定①样式搜索基本图像设定图像搜索检测出样式窗口搜索窗口50通过灰度搜索进行位置测定③正规化相关方法基本图像相机拍摄到的图像形象图阶X坐标Y坐标51灰度搜索的精度反复测定结果±0.05像素（精度比以往高2倍）测定误差（重复精度）测定值的误差[像素]检测次数[次]52CV-3000业界领先统计解析功能53CV-3000多用途

运用支援用统计解析功能

不同场景时的活用示例初期引进并起动时（决定最佳设定值为止的作业）开始运用后

设定确认・质量管理（产品不良的确认、装置本身的设定确认）统计解析的主要规格多用途

统计解析54运用支援用统计解析功能

不同场景的活用示例导入图像和起动时・・・目前为止的工作情况如何？■无统计功能

●传送１个工件进行结果确认●通过实际工件确认是否合格●另行采集数值另行统计■仅少量图像数据

●打开图像确认●样本数量少

使用了CV3000之后总之比较费力，要取得最佳的设定值非常困难。多用途

统计解析55运用支援用统计解析功能

不同场景的活用示例（初期引进时）

・・・CV3000（①・②）

①通过统计解析功能确认

●通过趋势波形直观地进行公差设定●从波形数据链接至ＮＧ图像

→趋势图表画面

②通过统计数据确认设定（本体MAX511张）

●统一对NG图像重新测试

●通过图像履历进行重新设定

→一览显示画面

以最快的速度达到最佳的设定。多用途

统计解析56运用支援用统计解析功能

公差设定的最佳调整（趋势图表）通过趋势波形简单掌握检查状况也可确认NG图像。多用途

统计解析57运用支援用统计解析功能

最佳设定参数确认①通过重新测试・统一重新测试功能可以再现和确认检查状态②从履历图像也可一次性进行图像登录多用途

统计解析58运用支援用统计解析功能

不同场景的活用示例（运用开始后）

过去的成品率确认・设定确认是什么状态？■无统计功能另行通过传感器确认NG数量停止生产线进行设定值的微调整■少量图像数据・不能参照图像・无法掌握NG工件的倾向→对追查原因、改善的贡献不大

要停止生产线或亲临现场・

・

・效率不高。即使仅编制数据收集的系统也是非常费力的。CV3000运用之后多用途

统计解析59・・・CV3000（①、②）①统计功能

通过数据的自动统计进行检查数据的自动确认

→一览显示画面

→柱形图显示画面②保存大量数据最大20000个数据

图像511张（直连存储卡・PC时容量可更大）运用支援用统计解析功能

不同场景的活用示例（运用开始后）数据收集→追查原因→质量改善

跨入了可以简单全面地活用图像数据的时代！！多用途

统计解析60运用支援用统计解析功能

统计解析

一览显示画面

①最大２万个数据、图像

数据511张可保存至本体存储器。可以确认成品率、偏差值等②可以在运行中变更上下限公差设定③在运行中将获取的数据保存至存储卡。可用PC读取和解析

多用途

统计解析61运用支援用统计解析功能

统计解析

柱形图画面可在柱形图简单确认NG的度数分布。↓当然也可确认保存画面、公差设定。多用途

统计解析62运用支援用统计解析功能

统计解析的主要规格・搭载数値统计・趋势图・柱形图可实现收集数据记录的存储卡保存操作运行中可以变更上下限公差运行中可以显示保存图像链接多用途

统计解析63

行业应用64202チップの方向判別电子部件行业电子部件的方向判定反方向判别被插入到定位带中的电子部件的方向。