视觉系统讲座 基础版

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1、视觉系统视觉系统 入门讲座入门讲座 基恩士国基恩士国际贸际贸易易(上海上海) 视觉视觉系系统统事事业业部部 具有代表性的视觉系统的应用具有代表性的视觉系统的应用 视觉系统具有可将工件进行拍摄，进行处理的。 因此它广泛地用于可取代目视检测与确认自动检测中。 感光元件CCD Charge Coupled Device （电荷结合素子） CCD是由像素（Pixel）所 构成的 为什么像素为什么像素？ 拍摄！ KEYENCE 1 2 3 4 5 6 X像素数 1 2 3 4 5 6 Y 像 素 数 31万像素CCD 640（X方向） 480（Y方向） 200万像素CCD 1600（X方向） 1200（

2、Y方向） 500万像素CCD 2432（X方向） 2050（Y方向） 图像处理的方法图像处理的方法 所有的像素均具有0255灰度 的浓淡数据 二值化将图像分为白和黑的01 代表性的图像处理代表性的图像处理 二值化二值化 灰度图像二值化 图像处理的图像处理的4 4个步骤个步骤 何谓高性能图像处理 拍摄 ：能够拍取到合焦点且对比度良好的图像 传送 ：能够将数据原封不动的快速发送至控制器 预处理 ：能够将数据加工至最适于进行计量处理的图像 主要处理 ：能够以高精度/高速的方式进行符合检测目的的处理 输出 ：能够与所有控制装置相对应的通讯方式 预处理 CCD 图像处理 计算 判断输出 面积检测(面积)

3、 模型搜索(图像) 边缘模式(位置) 现场使用示意图现场使用示意图 1.图像拍摄 2.图像处理 3.输入输出信号控制 4. 显示处理 CCD 控制器 视觉系统 计算机,工控机 显示器 OK 指示灯 喇叭 机械手 设 备 运 转 图像处理时间图像处理时间 视觉系统的种类及其各自的特点视觉系统的种类及其各自的特点 基于基于计计算机的算机的视觉视觉系系统统 分别购买CCD与图像处理板卡与PC连接使用。 自由度较高，但需要专业知识。 配套型配套型视觉视觉系系统统 生产厂家将专用控制器与CCD成套进行销售。 虽然在软件/硬件方面使用起来比较方便,但与基于PC的视觉 系统相比其自由度受到限制。 基于计算机

4、视觉系统的基本构成基于计算机视觉系统的基本构成 计算机 CCD 130行 4000字符 开发人员需要3小时完成 需要相关的需要相关的专业专业知知识识 其他人的其他人的编编程理解起来比程理解起来比较较麻麻烦烦 何何处处出出现问题难现问题难以以发现发现 基于计算机视觉系统中程序的构造基于计算机视觉系统中程序的构造 使用使用 做出模形搜索程序做出模形搜索程序 基于计算机的视觉系统的问题点基于计算机的视觉系统的问题点 需要编程的结构耗费很多工时 在安装实际装置之前无法进行计算检测的验证 仅仅将CCD的数据进行读取的设定方面就非常繁琐 控制板与计算机的兼容性问题 死机或HDD故障等在可靠性方面存在的问题

5、 长期供货无法得到保证 基于计算机的 视觉系统 单机式视觉系统的基本构成单机式视觉系统的基本构成 控制控制 通通讯讯 显显示示 视觉系统专用的控制器与CCD配 套使用。 在控制器中已经进行了控制通讯、 视觉输出等的预设，具有立刻就能 够使用的特点。 单机式视觉系统的特点单机式视觉系统的特点 基于的流程设定画面 单机式视觉系统的流程设定画面 与基于型不同，它具有可进行直观操作的用户界面、不需要编程 语言的专业知识、可立即使用的特点。 检测的模式，所以有可能无法对应所需的处理。 因为是专用的CCD其可变化性较低 用户界面的可定制性较低 与控制装置的兼容性较低 单机式 视觉系统 单机式视觉系统的问题

6、点单机式视觉系统的问题点 KEYENCE CV 系列开发的概念 最终能够使以往问题点得到解决的单机式视觉系统 配置有行业内最多的19种检测模式、18种预处理 滤波器等丰富的工具 可对应使用于行业内最多的16种CCD、 从500万像素到超小型。能够对应各种用途 可进行5画面显示、以及对检测值进行定制显示等 的灵活性高的用户界面 可选择I/O、RS-232C、以太网、CC-Link、PLC Link 功能等丰富的通讯/控制方式。 CV系列的特点 Text-DATA输出 最大2万data 记录图像 最大1,023张 SD卡用的话 最大15,314张 更改公差 统计分析功能-1 可看到现在的 生产状况

7、 CV系列的特点 记录图像 最大1,023张 SD卡使用时15,314张 C l i c k ! 判断值(上限/下限) 统计分析功能-2 CV系列的特点 安装时注意点 1.有没有外来光 2.有没有振动 3.有没有空间 4.产品的位置是否偏移 5.CCD和照明可以微调 6.显示器的安装位置 安装时注意点 使用视觉系统 马上要解决问题! 怎么办？ Mail Support SystemMail Support System 明白，这样更改就可 以了！ 在KEYENCE 哦，有回复！试一下 吧！ 保存新设定！ OK，已经解决问题了！ 有问题 啊，对 的！ 设定发给 KEYENCE！ 使用视觉系统 C

8、V系列 CV系列 K KEYENCEEYENCE 关于镜头关于镜头 镜头的种类镜头的种类 CCTV镜头适合用于一般的应用 微距镜头适合用于视野范围在3mm以下的高倍率应用。 远心镜头适合用于精密尺寸的检测等。 同轴落射方式 CCTV镜头 微距镜头 远心镜头 镜头的选定镜头的选定 在选定之前 决定最适合的拍摄范围 决定最适合的工作距离（WD) 工作距离：镜头工件面之间的距离 型号：CA-LH50时 一般情况下在镜头型号上所附带的数字表示的是对焦距离 在CCD上聚光的点（焦点）与 镜头的中心点（主点）之间的距离 视野图 视野图视野图 视野为30mm、工作距离为200mm左右的镜头是哪种？ CA-L

9、H25（焦距25mm的镜头）1.5mm的连接环 连接环的 厚度 镜头型号 CV-035M CCD型号 连接环 拍摄对准焦距的图像且可使景深加深的方法拍摄对准焦距的图像且可使景深加深的方法 当光圈越小则景深也就会变得越深。 即使是同一镜头缩小光圈后，照明相对较亮的情况下能够对准焦点。 对焦距离越短的镜头其景深也就越深。 与对象物体之间的距离越远、则景深也就越深。 当使用连接环或微距镜头时景深就会变浅。 关于远心镜头关于远心镜头 远心镜头主射线与光轴平行、被测物光线角度为0的镜头 即使是出现工件的上下浮动或焦距偏移的情况下，工件尺寸的变动较小 几乎不会出现检测尺寸误差。适合用于高精度尺寸检测定位应

10、用。 补充：何谓失真（镜头失真）？ 无失真 拍摄画面的中心部分与周围部分出现的图像变化比率 一般情况下对焦距离越短的镜头则越大 关于照明关于照明 LED ：照射形状大小颜色种类丰富 转换特性良好 荧光灯 ：可实现大型化（大范围照射）、 较为便宜使用10kHz以上的 高频型式 卤素灯 ：高辉度、光纤传导、冷光照明 金属卤化物灯：与卤素灯相比更接近太阳光 虽然耗电量低但价格高 氙灯 ：与卤素灯相比辉度高、用于闪光灯， 价格较高 LEDLED型型 荧光灯型荧光灯型 卤素灯型卤素灯型 光源的种类光源的种类 各种光源的寿命时间 照射方法的基础照射方法的基础 正反射正反射：同轴落射照射方式同轴落射照射方式

11、 将平面发光的扩散光线通过半反射镜进行反射后照射到 与CCD光轴相同的轴上 有利于着重提取凹凸平行度等的变化情况 构造构造 扩散反射扩散反射：小角度小角度( (环形环形) )照射方式照射方式 从较小角度对工件表面边缘进行照射 对于从上方的直接照明时因为光线扩散而识别困难的 边缘或表面的凹凸，可通过从斜侧方照射以拍摄到 阴影的对比度 构造 无法识别圆周部位 的瑕疵 如果是如果是单纯单纯的反射光的反射光 则边缘部的瑕疵部分 呈现出白色而变得很 明显 如果是小角度照明如果是小角度照明 对于成型时发生的圆周部 位的瑕疵或表面伤痕以及 厚度不均等情况，即使是 因相同颜色造成的对比度 较小、目测时难以发现

12、的 瑕疵也可以进行判别。 橡胶密封圈的瑕疵检测 扩散扩散反射：反射：小角度小角度( (条形条形) )照射方式照射方式 使光泽面可以得到均匀的照射光 通过适合于检出对象角度的照射，最大限度地获取正反射面扩散 反射面的对比度 构造 色差小而且因光泽而产生 照明光斑 単純反射光単純反射光 可确认到对比度很清楚的 边缘 照明照明 进行薄的透明玻璃以及树 脂薄膜的宽度检测。 透明薄膜的透明薄膜的宽宽度度检测检测 不仅色差小而且因光泽还 会产生照射光斑 可确认到金和银的色差， 抑制了光斑 如果是棒状照明 如果是单纯的反射光 端子电镀不良的检测。通 过颜色处理可将黑白模式 下难以识别的银色与电镀 部的金色进

13、行判别。 端子端子电镀电镀不良的不良的检测检测 透过透过：背光背光照射方式照射方式 将平面照明从工件背后进行照射、进行工件背影宽度等尺寸检测时， 使用背光照射方式可得到稳定的检测。 构造 圆顶型(无影)照射方式 通过半球内壁对光进行的扩散反射可对工件的全周 进行均匀的照射，接近工件的使用方式可得到无影效果 構造 拍摄技巧拍摄技巧( (颜颜色色) ) 补色同色系的关系 可稳定地检测出线体传送带 （绿色）上的红色糖果的照 明色是什么颜色？ 使用黑白CCD的情况下 青緑 反射（白） 蓝红 吸收（黒） 拍摄技巧(波长) 波长与CCD灵敏度的关系 散乱率散乱率透光透光率率 最适于人类眼睛的灵敏度CCD灵

14、敏度特性（500nm附近） 融合检测条件和照明调整。 对应每个品种，照明的明亮度自动更新。 品种品种A A 亮度 127 如果一样的明亮度的话 品种品种B B 亮度 80 设定编号设定编号 预调整预调整 照明亮度调整照明亮度调整 每个设定可以记录最多8个模式 使用复数照明检测的新想法 多功能发光模式多功能发光模式 例子2) 转换暗/明视野 例子1) 转换照明方向 每个设定可以记录最多8个模式 使用复数照明检测的新想法 多功能发光模式多功能发光模式 有关彩色CCD 彩色处理的效果彩色处理的效果 黑白黑白CCDCCD处理标准处理标准 明亮度明亮度（亮度亮度） 彩色彩色CCDCCD处理标准处理标准

15、色相色相（色调色调） 饱和度（鲜艳度）饱和度（鲜艳度） 明亮明亮度度（亮度）（亮度） 用全彩色处理检测很难的时候，颜色处理来能够提高对比度。 Keyence可以提案领先的彩色处理。 A.C.E (颜色处理器) HSV方式方式颜颜色抽出色抽出处处理理 新新颜色抽取引擎颜色抽取引擎 二值化二值化将图像分为白与黑的将图像分为白与黑的0 0 1 1 彩色二值化彩色二值化 彩色二值化（将绿色蓝色设定为黑色、其他均为白色） 1677万种颜色 金金银镀金位置检测银镀金位置检测 未处理图像 灰度处理（黑白CCD） 彩色浓淡处理（彩色CCD） 彩色浓淡处理彩色浓淡处理 将将色相、色相、饱和度饱和度、明亮明亮度度的的万万种颜色数据进行处理种颜色数据进行处理！ 彩色浓淡处理彩色浓淡处理 关于检测模式关于检测模式 检测模式检测模式 【外观检测相关内容】 瑕疵 Trend edge缺陷 斑点 面积检测 明亮检测 颜色检测 【位置检测相关内容】 模式搜索 ShapeTrax 边缘位置 Trend edge模式 斑点 【尺寸检测相关内容】 边缘宽度