視覺傳感器概要 |
視覺傳感器的定義
是指通過對(duì)攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來計(jì)算對(duì)象物的特征量（面積、重心、長(zhǎng)度、位置等），并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。 |
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視覺傳感器圖像處理的基礎(chǔ) |
攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào) |
隔行掃描傳輸型攝像機(jī)的情況下，在傳輸1個(gè)畫面時(shí)，圖像信號(hào)將分開向偶數(shù)半幀和奇數(shù)半幀輸出。將這2個(gè)半幀圖像合并后便是全幀圖像。 |
●讀入線數(shù)（局部掃描功能）
通過限定圖像讀入的縱方向范圍，可縮短圖像讀入時(shí)間。這種功能在連接帶局部掃描功能的攝像機(jī)(F160-S2、F500-S1、F210-S1)的情況下可進(jìn)行設(shè)定。 |
設(shè)定范圍時(shí)請(qǐng)考慮測(cè)量物的偏移量。 |
例：F160-S2為282線的情況 |
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圖像前處理
●圖像前處理
將從攝像機(jī)讀入的圖像加工成便于測(cè)量的圖像。通過反復(fù)進(jìn)行前處理和組合不同種類的前處理，可以得到最適于測(cè)量的圖像。
| 前處理作為對(duì)象的現(xiàn)象前處理的內(nèi)容例OFF－－－－－－平滑化弱測(cè)量物中有微小的斑點(diǎn)。暈開后減弱斑點(diǎn)。可穩(wěn)定搜索平滑化強(qiáng)膨脹白色測(cè)量物中有黑色干擾加粗白色清除黑色干擾。清除測(cè)量物的干擾收縮黑色測(cè)量物中有白色干擾減小白色清除干擾。清除測(cè)量物的干擾中值測(cè)量物中有微小的斑點(diǎn)。保持輪廓并減弱斑點(diǎn)。確定邊緣位置（不降低精度）邊緣強(qiáng)調(diào)測(cè)量物模糊（照明變動(dòng)等）使圖像明暗的分界線清晰邊緣定位垂直邊緣提取由于圖像對(duì)比度差，很難提取缺陷提取圖像縱向分界線（明暗）。傷痕檢查（2值化處理使用）水平邊緣提取由于圖像對(duì)比度差，很難提取缺陷提取圖像橫向分界線（明暗）。傷痕檢查（2值化處理使用）邊緣提取由于圖像對(duì)比度差，很難提取缺陷提取圖像分界線（明暗）。傷痕檢查（2值化處理使用） |
●背景剪切 |
剪切掉不需要的背景圖像，不作為測(cè)量的對(duì)象。 |
請(qǐng)一邊觀察圖像，一邊對(duì)要剪切為背景的濃度的上限值和下限值進(jìn)行設(shè)定。 |
低于下限值的圖像將轉(zhuǎn)換為濃度0，而高于上限值的圖像則轉(zhuǎn)換為濃度255，只有下限值～上限值的濃度圖像會(huì)拉伸為0～255的濃淡度，成為測(cè)量對(duì)象。 |
例）設(shè)定為下限值：100 下限值：220
只有濃度值為100～220的圖像會(huì)成為測(cè)量對(duì)象，拉伸為0～255的濃淡度。
（濃度值為100以下的圖像不屬于測(cè)量對(duì)象，全部轉(zhuǎn)換為0）。
位置修正
測(cè)量物的位置和方向不確定時(shí)，可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)位置和當(dāng)前位置的偏移量，修正后實(shí)施測(cè)量。配備有多種位置修正方法，請(qǐng)選擇適合的方法。 |
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2值化處理與濃淡處理
2值化處理：將從攝像機(jī)讀入的256灰度的濃淡圖像轉(zhuǎn)換為白像素與黑像素（2值）后進(jìn)行處理的方式。設(shè)置上限下限的閾值（2值化值），將其間濃淡度的濃淡圖像轉(zhuǎn)換成白色，除此之外轉(zhuǎn)換為黑色。白像素為測(cè)量對(duì)象。
對(duì)從攝像機(jī)讀入的256灰度的濃淡圖像直接進(jìn)行圖像處理的方式。保持濃淡的模擬量部分與2值化處理相比，理論上能得到高精度的穩(wěn)定結(jié)果。 |
關(guān)于測(cè)量處理
由于視覺傳感器對(duì)對(duì)象物的特征量進(jìn)行測(cè)量，所以備有多個(gè)處理項(xiàng)目（算法）。以下將對(duì)其示例進(jìn)行介紹。
濃淡圖像的測(cè)量處理
從攝像機(jī)讀入的圖像就是256灰度的濃淡圖像。用于該濃淡圖像的測(cè)量方法。作為代表性的處理項(xiàng)目，包括濃度缺陷檢查、模式檢查、濃淡搜索、旋轉(zhuǎn)搜索等。
●搜索
將基礎(chǔ)圖像模式作為模型事先登錄，從輸入圖像中搜索與模型最為相似的部分。由于采用相關(guān)值來表示相似程度，所以可以對(duì)缺損和異種混入進(jìn)行檢查。此外，通過輸出找到的模型位置(X,Y)，也能用于定位等用途。
●邊緣檢測(cè)
通過濃度變化搜索邊緣。設(shè)定「搜索邊緣方向」和「顏色變化」作為檢測(cè)條件。
●缺損污漬檢測(cè)
通過濃度的分散來檢查是否有缺損和污漬。
前提條件是「背景均勻」。紋路和標(biāo)志上的破損和污漬無法檢測(cè)。
2值圖像的測(cè)量處理
將從攝像機(jī)讀入的256灰度的濃淡圖像轉(zhuǎn)換為白像素和黑像素2種，并僅關(guān)注白像素部分進(jìn)行測(cè)量的方法。
設(shè)置上下限的閾值(2值化值)，將其間灰度的濃淡圖像轉(zhuǎn)換成白色，除此之外轉(zhuǎn)換為黑色。作為代表性的處理項(xiàng)目，包括2值缺損檢查、標(biāo)簽處理。
●重心?面積?主軸角
對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的白像素部分的重心?面積?主軸角進(jìn)行測(cè)量。
●標(biāo)簽處理
在2值圖像的白像素塊中，貼上「0、1、2…」的紙片(標(biāo)簽)的處理稱為標(biāo)簽處理。
可對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，或求得指定標(biāo)簽的面積、重心位置。
將基礎(chǔ)圖像模式作為模型事先登錄，從輸入圖像中搜索與模型最為相似的部分。由于采用相關(guān)值來表示相似程度，
所以可以對(duì)缺損和異種混入進(jìn)行檢查。
使用EC（邊緣代碼）提取圓形的示例
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| | | 邊緣代碼表示邊緣的方向(圖中箭頭)。 |
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尋找圓的中心 | | 尋找圓周上的邊緣點(diǎn) |
 | 各邊緣代碼的左手90°方向?yàn)閳A的中心。
通過來自各邊緣代碼的投票來求得圓的中心，
因此即使不是完整的圓(即使有彎曲和缺損)，
也都能找到中心。 | |
●EC缺陷檢查
能對(duì)圓形或直線形狀的測(cè)量物的微小缺損和低對(duì)比度的傷痕等進(jìn)行高精度檢測(cè)。
橡膠墊等形狀有彎曲的也能穩(wěn)定地進(jìn)行檢查。
例) O型圈的缺損變化檢查
●EC定位
通過「圓形」「有角」等形狀上的信息來尋找定位標(biāo)志。即使是變形或部分缺損的情況下，也能實(shí)現(xiàn)高精度的定位。
對(duì)比度低的圖像也能進(jìn)行定位。
●ECM搜索(邊緣代碼模型搜索）
從輸入圖像中搜索與要找的標(biāo)志(模型)最相似的部分，檢測(cè)相關(guān)值(類似度)和位置。
即使是對(duì)比度低的圖像和干擾多的圖像，也能穩(wěn)定地進(jìn)行搜索。
