视觉系统讲座 基础版 (优选.)

椭圆轮廓上的瑕疵 晶圆上沟槽/瑕疵检出
液晶基板端面的缺损 自由曲线轮廓的瑕疵
缺陷部分检测 毛边部分的检测 扩大画面 只检出沟槽部
外观检测方法③
实时浓淡补正
即使工件表面有光斑以及散乱的阴影也可进行动态的补正，而只抽取 想要检出的缺陷。不仅仅是将二值化数值进行动态的变更，而是原封
不动地将灰度图像进行图像的变换。
Trend edge缺陷模式
特征
・只要将其框出就可以确切检出缺陷/毛边
・最多可检出5000点的高精度检测 ・可视化异常点的显示，帮助调整
Trend edge缺陷的原理
圆、椭圆、矩形以及自由曲线。无论是哪种轮廓的检测对象都可 切实地检出其所具有的缺陷。即使是非常少的几个像素的缺 陷也决不会放过。这是最佳的轮廓缺陷检测工具。
【文字识别】 OCR
通过二值化的面积检测
计算出窗口内二值化（提取）的像素数量＝面积 →有无检测・品种判别・异物检测等
OK
NG
NG
公差：设定为800像素
以往的二值化瑕疵检测
关于明亮度的变化 由于明亮度变化而产生误动作、调整起来非常麻烦・・・
异物
明亮度
检出ＯＫ
误检
外观检测方法① 瑕疵检测模式
关于明亮度的变化 因明亮度变化而产生误动作、调整起来非常麻烦・・・
视觉系统 入门讲座
基恩士国际贸易(上海) 视觉系统事业部
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？
使用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ做出模形搜索程序
130行 4000字符
开发人员需要3小时完成
・需要相关的专业知识 ・其他人的编程理解起来比较麻烦 ・何处出现问题难以发现
基于计算机的视觉系统的问题点
基于计算机的 视觉系统
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 长期供货无法得到保证
使用视觉系统
马上要解决问题!! 怎么办？
Mail Support System
有问题 啊…，对 的！ 设定发给 KEYENCE！！
在KEYENCE
保存新设定！！ OK，已经解决问题了！
明白，这样更改就可 以了！
哦，有回复！！试一下 吧！
CV系列
KEYENCE
CV系列
关于镜头
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。
波长与CCD灵敏度的关系
最适于人类眼睛的灵敏度＝CCD灵敏度特性（500nm附近）
散乱率・透光率
照明亮度调整
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A
品种B
设定编号 预调整
如果一样的明亮度的话・・・
亮度 127
亮度 80
多功能发光模式
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
所有的像素均具有0～255灰度 的浓淡数据
代表性的图像处理
★二值化…将图像分为白和黑的「0･1」
灰度图像二值化
二值化
图像处理的4个步骤
CCD
预处理
图像处理 计算
面积检测(面积) 模型搜索(图像) 边缘模式(位置)
判断・输出
何谓高性能图像处理
１．拍摄 ：能够拍取到合焦点且对比度良好的图像 ２．传送 ：能够将数据原封不动的快速发送至控制器 ３．预处理 ：能够将数据加工至最适于进行计量处理的图像
●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
统计分析功能-1
记录图像 最大1,023张 SD卡用的话 最大15,314张
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 ４．输出 ：能够与所有控制装置相对应的通讯方式
1.图像拍摄
现场使用示意图
2.图像处理
3.输入输出信号控制
4. 显示处理
CCD
图像处理时间
视觉系统 控制器
ＰＬＣ 计算机,工控机
显示器
OK
喇叭
指示灯
设 备 运 转
机械手
视觉系统的种类及其各自的特点
多功能发光模式
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
例子1) 转换照明方向
例子2) 转换暗/明视野
有关彩色CCD
彩色处理的效果
黑白CCD处理标准 ＝明亮度（亮度）
彩色CCD处理标准 ＝色相（色调） ＝饱和度（鲜艳度） ＝明亮度（亮度）
新颜色抽取引擎
A.C.E Ⅱ (颜色处理器)
单机式视觉系统的基本构成
控制・通讯
Hale Waihona Puke Baidu显示
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
基于ＰＣ的流程设定画面
单机式视觉系统的流程设定画面
与基于ＰＣ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。
如果是单纯的反射光
如果是棒状照明
透明薄膜的宽度检测
进行薄的透明玻璃以及树 脂薄膜的宽度检测。
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
単純な反射光では
バー照明なら
色差小而且因光泽而产生 照明光斑
可确认到对比度很清楚的 边缘
透过：背光照射方式
构造
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。
圆顶型(无影)照射方式
構造
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
拍摄技巧(颜色)
补色・同色系的关系
Ｑ．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)
瑕疵检测的原理
KEYENCE的瑕疵检测被评为行业ＮＯ.1的理由 ■将检出的瑕疵的状态、程度、范围以三维数据进行体现。
将瑕疵状态根据其程度通过颜色进行体现（红→黄→绿→蓝） 通过二维数据可对瑕疵的大小、分布情况进行确认。
真正想要知道的并不是检测的结果， 而是误检的原因以及无法检出时的原因。
外观检测方法②
如果是单纯的反射光
如果是小角度照明
无法识别圆周部位 的瑕疵
则边缘部的瑕疵部分 呈现出白色而变得很 明显
扩散反射：小角度(条形)照射方式
使光泽面可以得到均匀的照射光 构造 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
端子电镀不良的检测
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 部的金色进行判别。
单机式视觉系统的问题点
单机式 视觉系统
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
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
CV系列的特点
●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
②对焦距离越短的镜头其景深也就越深。 ③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
★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・定位应用。
★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
LED型
荧光灯型
＜各种光源的寿命时间＞
卤素灯型
照射方法的基础
正反射：同轴落射照射方式
构造
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
拍摄！
1 2 3 4 5 6 ・ ・ X像素数
1
2
3
4
5
6
・
KEYENCE
・
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（Y方向） ★500万像素CCD ＝ 2432（X方向） × 2050（Y方向）
图像处理的方法
补充：何谓失真（镜头失真）？
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
无失真
关于照明
光源的种类
★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
彩色浓淡处理（彩色CCD）
彩色浓淡处理
将色相、饱和度、明亮度的１６７７万种颜色数据进行处理！
关于检测模式
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
ShapeTrax２ 边缘位置
Trend edge模式 斑点
【尺寸检测相关内容】 边缘宽度 边缘间距 边缘角度 配对边缘 Trend Edge宽度
• 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。
HSV方式颜色抽出处理
彩色二值化
★二值化…将图像分为白与黑的「0･1」 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
彩色浓淡处理
金・银镀金位置检测
灰度处理（黑白CCD）
未处理图像
视野图
CV-035M
CCD型号
连接环
连接环的 厚度
镜头型号
Ｑ．视野为30mm、工作距离为200mm左右的镜头是哪种？ Ａ．CA-LH25（焦距25mm的镜头）＋1.5mm的连接环
拍摄对准焦距的图像且可使景深加深的方法
①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。
扩散反射：小角度(环形)照射方式
构造
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
橡胶密封圈的瑕疵检测
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、目测时难以发现的 瑕疵也可以进行判别。
CCTV镜头
微距镜头
远心镜头
＜同轴落射方式＞
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＞
更改公差
可看到现在的 生产状况
Text-DATA输出 最大2万data
CV系列的特点
统计分析功能-2
Click!
记录图像 最大1,023张 SD卡使用时15,314张
判断值(上限/下限)
使用视觉系统
安装时注意点
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
何2谓,检数实测据时损化浓伤处淡-理补--正--・・・
想要检出阴影中的异物
从阴影中只提取暗的缺陷
实时浓淡补正
事例②
何只只谓想想实提提时取取浓瑕打淡疵痕补时时正---・---・・
从阴影中提取瑕疵或打痕
从阴从从影阴阴中影影只中中提只只取提提暗取取的亮瑕瑕的疵疵瑕疵
异物
明亮度
检出ＯＫ
检出OK
瑕疵检测的原理
瑕疵检测的原理
计测开始
扫描X方向
NG
瑕疵检测的原理
KEYENCE的瑕疵检测被评为行业ＮＯ.1的理由
可将瑕疵作为一个群体进行捕捉从而能够进行综合的判断。
例如：
即使各个瑕疵在规格范围以内，但总量如果在规格范围之外 则需要将其判断为ＮＧ。 在瑕疵个数为３个以上时，需要将其判定为ＮＧ。 要输出各个瑕疵的数据（大小、坐标）的应用。
■基于计算机的视觉系统
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。
■配套型视觉系统
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。
基于计算机视觉系统的基本构成
计算机
CCD
基于计算机视觉系统中程序的构造