視覺傳感器教材

-FZ4基礎(chǔ)篇

-ＯＭＲＯＮＳＥＧｒ歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇目錄１．控制器選定２．相機(jī)選定３．鏡頭選定４．光源選定５．視覺檢測項(xiàng)目６．圖像處理基本概念７．項(xiàng)目流程８．前處理過濾

9．顏色面積／標(biāo)簽／高功能標(biāo)簽

10．邊緣位置／掃描邊緣位置／掃描邊緣寬度

11．搜索／靈活搜索／機(jī)敏搜索／ＥＣ圓搜索１2．缺陷／高精度缺陷１3．字符讀取１4．位置偏移補(bǔ)償１5．計(jì)算公式１6．并口Ｉ／Ｏ１7．相機(jī)校準(zhǔn)１8.程序編寫練習(xí)歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇１．流程選定處理速度處理功能＋HG處理

（形狀搜索、2DCR、高功能標(biāo)簽etc）標(biāo)準(zhǔn)軟件（2M相機(jī)、包含HDR）標(biāo)準(zhǔn)CPU高速CPUDUALCPUFZ-L系低成本CPUFZ3-300系FZ3-700系FZ3-900系FZ3-H300系FZ3-H700系FZ3-H900系歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇２．相機(jī)選定640×4801600×12002448×2048※尺寸測量等高精度測量時，推薦使用重復(fù)精度好的黑白相機(jī)。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇３．鏡頭選定廣角（畸變大）遠(yuǎn)距離（畸變?。W姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇＜廣角鏡頭＞＜望遠(yuǎn)鏡頭＞優(yōu)點(diǎn)：畸變小、景深廣缺點(diǎn)：需要安裝空間優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省空間缺點(diǎn)：畸變大即便從正上方拍攝，由于鏡頭畸變，比較容易呈現(xiàn)工件的側(cè)面。6mm/8mm?????50mm/75mm鏡頭畸變較小，比較難反應(yīng)工件的側(cè)面。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇３０萬像素相機(jī)（單體）光學(xué)圖表歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇２００萬像素相機(jī)（單體）光學(xué)圖表歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇４．光源選定環(huán)光同軸落射光源反光鏡低角度光源斜光光源整體照射均勻平整地方呈現(xiàn)黑色、只有凹凸地方容易反射。平整地方呈現(xiàn)白色、只有凹凸地方不容易反射。通過從側(cè)面照射，防止正反反射光（光暈）、之反射散射光透過光源碗光源對準(zhǔn)相機(jī)照射，反映出對象物的陰影?？捎行y量尺寸同時使用斜光光源／低角度光源，通過照射，難受對象表面的凹凸影響，可均勻地照射。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇VISION可以實(shí)現(xiàn)4大項(xiàng)內(nèi)容定位尺寸、測量檢測有無傷痕、外觀檢測2值化面積：計(jì)算特定的顏色、亮度的像素搜索：在指定的范圍內(nèi)搜索事先登錄的形狀、位置邊緣：找出亮度變化之處傷痕檢測：與附近的濃度（亮度）對比、計(jì)算出差的大小。具體為以下4個檢測內(nèi)容。5．視覺檢測項(xiàng)目歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇（1）像素（畫素）它是成像于相機(jī)芯片的圖像的最小組成單位。以25萬像素的相機(jī)為例，滿屏有512*484個像素,成像于1/3英寸大小的CCD芯片。如下圖1-3。（2）精度精度等于所拍攝物體的大小(mm)/484像素(pixel)，單位(----)mm/pixel

6．圖像處理基本概念歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇（3）灰度從黑到白,把每個像素(pixel)所受光強(qiáng)分成0-255共256度灰度等級。如下圖1-4。（4）二值化把相機(jī)讀取的256度灰度圖像分為白色和黑兩色。通過設(shè)置上/下限值（二值化值），把落在灰度范圍內(nèi)的圖像轉(zhuǎn)化為白色象素，其余轉(zhuǎn)化為黑色像素。如下圖1-4。圖1-4二值化圖1-3

灰度等級6．圖像處理基本概念歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇（1）圖像輸入：視野焦距調(diào)整(包括調(diào)整快門速度)光源調(diào)整（2）圖像修正：“灰度過濾”、“測量前處理”、“背景消除”等等。（3）位置修正：利用“位置修正”、“處理單元圖像設(shè)定”。（4）實(shí)際檢測項(xiàng)目：流程如下：VISION可以實(shí)現(xiàn)4大項(xiàng)內(nèi)容檢測有無尺寸、測量傷痕、外觀檢測檢測項(xiàng)目描述項(xiàng)目搜索識別測量對象的形狀、檢測其位置有無、定位邊緣位置利用測量區(qū)域內(nèi)顏色的變化，檢測出測量對象的邊緣位置尺寸面積中心檢測測量區(qū)域內(nèi)指定顏色的面積及重心位置有無、外觀缺陷檢測無背景測量對象的缺陷及零件缺損、毛刺外觀定位VISION主要處理項(xiàng)目類型難易（5）判定或數(shù)據(jù)輸出：7．項(xiàng)目流程項(xiàng)目要點(diǎn)：1、精度2、功能3、時間歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇8．前處理過濾彩色過濾顏色抽取背景消除通過抽取指定區(qū)域內(nèi)的像素，去除測量不需要的背景同事，提高圖像對比度的過濾手段測量前處理為了便于測量相機(jī)拍攝的圖像，對圖像進(jìn)行加工過濾將彩色圖像轉(zhuǎn)換為突出特定顏色的黑白圖像的過濾手段從彩色圖像中抽取指定顏色，轉(zhuǎn)換成彩色圖像或者2值圖像的過濾手段歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇8．前處理過濾色斑消除條紋消除

+圓展開通過將選定的2色轉(zhuǎn)換成相同顏色，消除工件的色斑或者條紋。消除工件的縱向條紋，橫向條紋，格子條紋背景。圓周?圓弧中的圖像展開成長方形的圖形。就可檢測圓周上的字符或者圖形。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇9.面積中心抽取測量對象的顏色測量總面積。也可測量工件的重心。最多可選擇8種不同的顏色。顏色選擇通過顏色／飽和度／亮度來指定。只抽取選定的顏色顏色飽和度亮度歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇面積：7700pix面積：17500pix測量項(xiàng)目是抽取顏色的區(qū)域內(nèi)的①面積值②重心Ｘ坐標(biāo)③重心Ｙ坐標(biāo)?？捎行褂糜诠ぜ伾珯z測或者品種判定，或者位置補(bǔ)償。＋＋重心位置歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇9．標(biāo)簽統(tǒng)計(jì)測量區(qū)域中選擇色塊的個數(shù)。除顏色以外，添加面積／坐標(biāo)／主角軸等條件也可計(jì)數(shù)。抽取藍(lán)色部分面積降序／升序Ｘ坐標(biāo)升序／降序Ｙ坐標(biāo)升序／降序橢圓近似長徑升序／降序橢圓近似短徑升序／降序根據(jù)分類方法抽取的標(biāo)簽會分配編號。指定需要測量的標(biāo)簽編號，測量目標(biāo)工件。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇「藍(lán)色」選擇案例「橙色」指定案例歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇標(biāo)簽條件面積降序／升序Ｘ坐標(biāo)升序／降序Ｙ坐標(biāo)升序／降序橢圓近似長徑升序／降序橢圓近似短徑升序／降序根據(jù)分類方法抽取的標(biāo)簽會分配編號。指定需要測量的標(biāo)簽編號，測量目標(biāo)工件＜抽取條件＞面積／重心Ｘ／重心Ｙ／橢圓近似長徑／橢圓近似短徑／外接歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇面積、重心。主軸角、橢圓近似長徑、橢圓近似短徑:抽取的圖像中已包含像素的總數(shù)。抽出畫像歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇＜近似(等價(jià))橢圓數(shù)值＞主軸角

橢圓近似長徑橢圓近似短徑橢圓近似扁平比率主軸角長徑短徑主軸(長軸)近似橢圓扁平比率=[短徑]和[長徑]的比短軸近似橢圓【如果是近似(等價(jià))橢圓】近似橢圓的面積和抽取圖像一樣，重心和主軸一致。＜周長＞【周長】抽取圖像邊界的像素?cái)?shù)。＜圓形度＞抽取圖像的外周離圓越近，數(shù)值就越大。FZ3中只有0以上1以下數(shù)值。圓形度=1.0周囲長=24pix歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇＜外接矩形數(shù)值＞外接矩形橫寬

外接矩形長寬

外接矩形左上坐標(biāo)X外接矩形左上坐標(biāo)Y外接矩形橫寬外接矩形長寬左上坐標(biāo)【外接矩形】抽取圖像的外接長方形中，每2邊各自成水平和垂直。不旋轉(zhuǎn)圖像，就這樣測量「橫寬?縱寬」。＜旋轉(zhuǎn)矩形數(shù)值＞旋轉(zhuǎn)矩形長徑旋轉(zhuǎn)矩形短徑旋轉(zhuǎn)矩形長徑旋轉(zhuǎn)矩形短徑【旋轉(zhuǎn)矩形】抽取圖像的外接長方形中，通過允許邊的傾斜，面積將是最小。旋轉(zhuǎn)圖像時，在「橫寬?縱寬」的位置上測得的數(shù)值。＜空數(shù)＞

以下情況，空數(shù)=3＜內(nèi)接?外接圓數(shù)值＞內(nèi)接圓半徑外接圓半徑【內(nèi)接?外接圓】外接圓:內(nèi)部包含抽取圖像的最小圓內(nèi)接圓:內(nèi)部包含抽取圖像的最大圓歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇測量圖像歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇10．邊緣位置＜邊緣位置＞根據(jù)測量區(qū)域內(nèi)的顏色變化，檢測測量物體的位置。＜邊緣根數(shù)＞根據(jù)測量區(qū)域內(nèi)的顏色變化，找到測量物體的邊緣。要求IC或者接插件的ＰＩＮ的時候等使用。通過真彩處理，可測量沒有顏色的邊緣，通過顏色指定，可只檢測特定顏色的邊緣。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇真彩處理產(chǎn)生的色差顏色指定產(chǎn)生的色差。左圖是指定綠色。（綠色是基準(zhǔn)）100%0%100%0%10.＜邊緣位置＞歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇通過真彩處理，即便邊緣顏色不同，也可測量相同位置的邊緣。邊緣顏色指定「綠色」后，只測量綠色邊緣。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇邊緣水平邊緣水平是±兩側(cè)，所以顏色變化超過±兩邊邊緣水平的地方，將作為邊緣根數(shù)來測量。上圖中右邊的凸出部分的－邊緣水平?jīng)]有超過，所以沒有作為邊緣根數(shù)來計(jì)數(shù)。要使其計(jì)數(shù)需要調(diào)整邊緣水平。11.＜邊緣根數(shù)＞歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇12．搜索／靈活搜索／機(jī)敏搜索／ＥＣＭ搜索／ＥＣ圓搜索搜索：登錄良品圖像(作為模型)、從輸入圖像中找到與模型最相似的部分。?究竟有多相似呢，使用「相似度」(0～100)來表示?找到模型的「位置坐標(biāo)」，求出(X,Ｙ)

「相似度」：形狀／顏色一定的工件的外觀檢測（缺損、毛刺、模糊、污點(diǎn)、變形、異種混入）

「位置坐標(biāo)」：定位、位置偏移檢測

要求

(X,Y)，所以在位置補(bǔ)償修正中也使用搜索范圍：限制搜索范圍，、縮短處理時間，提高正確率。輸入圖像搜索區(qū)域（在該區(qū)域中搜索與登錄模型接近的形狀。）搜索位置（Ｘ，Ｙ）模型登錄模型的中心位置歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇12.＜靈活搜索＞將有差異的測量物看成同類，要防止無謂的誤檢時使用。事先登錄幾個模型、從輸入圖像中找出與多個模型最接近的部分，檢測出相似度和位置。12.＜機(jī)敏搜索＞自動細(xì)分登錄得模型，詳細(xì)匹配。分割的模型中輸出最低相似度的數(shù)值。模型圖像和測量圖像的差異小，一般搜索中相似度沒有差值時，機(jī)敏搜索比較適用。登錄模型測量工件作為NG檢出歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇12.＜ＥＣＭ搜索＞從輸入圖像中，找到和（模型）最相似的標(biāo)記部分、檢出相似度和位置。通常的「搜索」中，使用著重顏色或者明暗信息的圖像模型、但是ＥＣＭ搜索使用著重輪廓信息的模型。因此即便是對比度低的圖像或者干擾多的圖像，也能穩(wěn)定搜索。搜索液晶基板的定位標(biāo)記。即便是右邊的狀態(tài)也能找到。干擾較多缺少一部分低對比度歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇12.＜ＥＣ圓搜索＞從輸入圖像中找出與模型最相似的需要尋找的圓形標(biāo)記、檢出圓評價(jià)值（相似度）和位置。ＥＣＭ搜索同樣是使用著重輪廓信息的登錄模型。此外，可以測量輸入圖像內(nèi)的圓的個數(shù)。統(tǒng)計(jì)處指定大小的圓有幾個。根據(jù)「圓形」這一形狀信息來抽取，所以變形的，內(nèi)部有污點(diǎn)的，通過修改允許范圍，也可穩(wěn)定測量。計(jì)數(shù)：５個歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇１3．缺陷／高精度缺陷檢測無圖案的測量物的缺陷，污點(diǎn)等。通過測量區(qū)域內(nèi)的顏色變化發(fā)現(xiàn)缺陷?！溉毕荨沟臏y量區(qū)域是長方形／寬邊直線／橢圓（圓）／圓環(huán)／寬邊圓弧／多邊形等可任意指定?？衫L制的圖形是每個單元最多8個。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇一定寬度的直線需要檢測工件缺損或者毛刺時可以使用。圓環(huán)／一定寬度的圓弧需要檢測圓形工件缺損或者毛刺時可以使用長方形／橢圓（圓）／多邊形要檢測Ｔ區(qū)低區(qū)域或者測量物整體的缺陷時使用。毛刺測量區(qū)域毛刺測量區(qū)域缺陷歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇執(zhí)行缺陷檢測是「測量區(qū)域」和「缺陷檢測尺寸」的設(shè)定。歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇13＜高精度缺陷＞高精度檢測出「缺陷」。通過修改檢測出的元素尺寸或者比較間隔等，在速度和精度方面能夠達(dá)到客戶具體要求。檢測區(qū)域內(nèi)、移動小區(qū)域

(＝元素)

同時，求出該小區(qū)域的顏色（濃度）平均。小區(qū)域的顏色平均缺陷度求法缺陷度＝

比較間隔指定的個數(shù)是求出色差坐標(biāo)該小區(qū)域的大小是元素尺寸比較間隔元素尺寸做成間隔歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇高精度缺陷設(shè)定畫面キズ計(jì)測領(lǐng)域欠陥度歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇高精度缺陷參數(shù)設(shè)定元素尺寸：１６元素間隔：２比較間隔：１０元素尺寸：５元素間隔：２比較間隔：１０元素尺寸：１６元素間隔：２比較間隔：１５歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇缺陷檢測方向□Ｘ方向□Ｙ方向□斜方向□Ｘ方向□Ｙ方向□斜方向□Ｘ方向□Ｙ方向□斜方向□Ｘ方向□Ｙ方向□斜方向レレレレレレレ歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇１4．位置ズレ修正位置修正使用條件：1.當(dāng)工件位置不固定時候，需要在畫面中重新定位的時候2.檢測中需要結(jié)合帶有基準(zhǔn)位置選項(xiàng)的處理項(xiàng)目（以ECM搜索為例情況）具體處理單元如下：對在圖像中有被測物體有唯一特征的時使用對圓形類形狀物體使用對規(guī)則物體（如：矩形，多邊形）測試時使用對帶有顏色的物體時使用一般測試時用于的情況：歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇位置修正使用方法：1單元滾動：緊跟上個處理單元進(jìn)行圖像修正（參考下頁）2單元滾動：緊跟上2個處理單元進(jìn)行圖像修正（參考下頁）3.表達(dá)式：可以根據(jù)需要自定義位置修正方法（參考下頁）4.取消位置修正：把以前的位置修正全部取消如果選擇“補(bǔ)償”會在位置修正后消除難看的鋸齒，提高檢測精度，但會增加一部分處理時間如果在設(shè)定方法時，選擇的是1單元滾動或2單元滾動時，系統(tǒng)會自動生成算法表達(dá)式，如果選擇的是3表達(dá)式方式，則可以自定義寫入到算法計(jì)算式里進(jìn)行計(jì)算注意：基準(zhǔn)位置是第一次登錄模型的位置，除非更改結(jié)合使用的處理項(xiàng)目的基準(zhǔn)位置或自定義設(shè)置，否則將會保持在本體中。位置修正的參數(shù)值即為：dx:測量位置X-基準(zhǔn)位置SXdy:測量位置Y-基準(zhǔn)位置SYdθ:測量值θ-基準(zhǔn)值Sθ有角度需要修正時，選擇后會自動在θ欄里增加角度算法歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇位置修正補(bǔ)充介紹：選擇1單元滾動時，會已3.搜索的測量位置作為補(bǔ)償方法選擇2單元滾動時，會已3.邊緣位置和4.搜索共同的測量位置作為補(bǔ)償方法（取其測試位置的中心值）選擇3.基準(zhǔn)位置和測量位置可以自定義選擇需要的修正坐標(biāo)注意：一副圖像，可以使用多個位置修正來保證圖像位置的相對準(zhǔn)確性。但修正圖像使用多也會增加處理時間。修正后圖像會偏移的部分會以黑色填充到整個視野中，此時如果后續(xù)的設(shè)定項(xiàng)目到包含了黑色填充的部分會直接報(bào)NG歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇位置修正實(shí)例：1.單一項(xiàng)目位置修正位置修正的內(nèi)部設(shè)定修正完成后的圖像（紅色部分中全黑的部分即為修正后填充的部分）以EC圓搜索作為基準(zhǔn)進(jìn)行位置修正歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇位置修正實(shí)例：2.多項(xiàng)目位置修正上方2點(diǎn)邊緣位置修正，修正的是縱向Y和角度θ案例是使用3點(diǎn)確定一個平面的原理進(jìn)行位置修正右邊橫向1點(diǎn)邊緣位置修正的是橫向Y歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇使用2點(diǎn)的中心坐標(biāo)進(jìn)行位置修正?；鶞?zhǔn)位置中角度θ設(shè)為0°表示以水平位置進(jìn)行修正使用1點(diǎn)的邊緣位置進(jìn)行修正。所以設(shè)置方法同單一的流程項(xiàng)目第一次修正內(nèi)容第二次修正內(nèi)容歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇原始輸入的圖像從成像效果中看出被測物體偏轉(zhuǎn)較厲害修正后的圖像能準(zhǔn)確的修正圖像到需要的位置進(jìn)行檢測歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇１5．表達(dá)式在FZ3中，經(jīng)常會在支持檢測與測量中需要選擇表示式進(jìn)行復(fù)雜多樣的計(jì)算的情況。已編輯的流程菜單中的項(xiàng)目，會在此顯示。可以根據(jù)需要選擇需要的測試數(shù)據(jù)點(diǎn)擊進(jìn)入表達(dá)式畫面綜合判定or函數(shù)選擇，選擇時請按照一定格式來設(shè)置BS&DEL刪除寫入的表達(dá)式←&→指光標(biāo)的位置SIN&COS正弦和余弦，注意括號內(nèi)輸入的數(shù)據(jù)應(yīng)為角度值（非弧度）ATAN反正切值A(chǔ)ND&OR&NOT邏輯與、或、非運(yùn)算MOD：取余數(shù)運(yùn)算SQRT：開方運(yùn)算ANGL：角度運(yùn)算DIST：距離運(yùn)算部分符號解釋:歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇１6．并口電纜Ｉ／Ｏ并口輸出的高低電頻是根據(jù)FZ3型號末尾的數(shù)字決定。

FZ3-XX5PNP輸出（歐美系常用）FZ3-XX0NPN輸出（亞洲系常用）注：紅色為常用信號，綠色為FZ3控制信號歐姆龍視覺傳感器教材-FZ4基礎(chǔ)篇常用信號一覽：A1COMIN公共端FZ3的輸入信號B4STEP觸發(fā)信號（使FZ3測量）B13BUSY計(jì)測輸入時ONB14GATE在設(shè)定的輸入時間時ON、B15OR綜合判斷結(jié)果輸出