歐姆龍視覺傳感器教材FZ基礎篇

目錄１．控制器選定２．相機選定３．鏡頭選定４．光源選定５．視覺檢測項目６．圖像處理基本概念７．項目流程８．前處理過濾

9．顏色面積／標簽／高功能標簽

10．邊緣位置／掃描邊緣位置／掃描邊緣寬度

11．搜索／靈活搜索／機敏搜索／ＥＣ圓搜索１2．缺陷／高精度缺陷１3．字符讀?。?．位置偏移補償１5．計算公式１6．并口Ｉ／Ｏ１7．相機校準１8.程序編寫練習１．流程選定處理速度處理功能＋HG處理

（形狀搜索、2DCR、高功能標簽etc）標準軟件（2M相機、包含HDR）標準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２．相機選定640×4801600×12002448×2048※尺寸測量等高精度測量時，推薦使用重復精度好的黑白相機。３．鏡頭選定廣角（畸變大）遠距離（畸變?。紡V角鏡頭＞＜望遠鏡頭＞優(yōu)點：畸變小、景深廣缺點：需要安裝空間優(yōu)點：節(jié)省空間缺點：畸變大即便從正上方拍攝，由于鏡頭畸變，比較容易呈現工件的側面。6mm/8mm?????50mm/75mm鏡頭畸變較小，比較難反應工件的側面。３０萬像素相機（單體）光學圖表２００萬像素相機（單體）光學圖表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黑色、只有凹凸地方容易反射。平整地方呈現白色、只有凹凸地方不容易反射。通過從側面照射，防止正反反射光（光暈）、之反射散射光透過光源碗光源對準相機照射，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。VISION可以實現4大項內容定位尺寸、測量檢測有無傷痕、外觀檢測2值化面積：計算特定的顏色、亮度的像素搜索：在指定的范圍內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、計算出差的大小。具體為以下4個檢測內容。5．視覺檢測項目（1）像素（畫素）它是成像于相機芯片的圖像的最小組成單位。以25萬像素的相機為例，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（3）灰度從黑到白,把每個像素(pixel)所受光強分成0-255共256度灰度等級。如下圖1-4。（4）二值化把相機讀取的256度灰度圖像分為白色和黑兩色。通過設置上/下限值（二值化值），把落在灰度范圍內的圖像轉化為白色象素，其余轉化為黑色像素。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（1）圖像輸入：視野焦距調整(包括調整快門速度)

光源調整（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”、“處理單元圖像設定”。（4）實際檢測項目：流程如下：VISION可以實現4大項內容檢測有無尺寸、測量傷痕、外觀檢測檢測項目描述項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主要處理項目類型難易（5）判定或數據輸出：7．項目流程項目要點：1、精度2、功能3、時間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拍攝的圖像，對圖像進行加工過濾將彩色圖像轉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，轉換成彩色圖像或者2值圖像的過濾手段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。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面積：7700pix面積：17500pix測量項目是抽取顏色的區(qū)域內的①面積值②重心Ｘ坐標③重心Ｙ坐標?？捎行褂糜诠ぜ伾珯z測或者品種判定，或者位置補償。＋＋重心位置9．標簽統(tǒng)計測量區(qū)域中選擇色塊的個數。除顏色以外，添加面積／坐標／主角軸等條件也可計數。抽取藍色部分面積降序／升序Ｘ坐標升序／降序Ｙ坐標升序／降序橢圓近似長徑升序／降序橢圓近似短徑升序／降序根據分類方法抽取的標簽會分配編號。指定需要測量的標簽編號，測量目標工件。「藍色」選擇案例「橙色」指定案例標簽條件面積降序／升序Ｘ坐標升序／降序Ｙ坐標升序／降序橢圓近似長徑升序／降序橢圓近似短徑升序／降序根據分類方法抽取的標簽會分配編號。指定需要測量的標簽編號，測量目標工件＜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。抽出畫像＜近似(等價)橢圓數值＞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)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數。＜圓形度＞抽取圖像的外周離圓越近，數值就越大。FZ3中只有0以上1以下數值。圓形度=1.0周囲長=24pix＜外接矩形數值＞外接矩形橫寬

外接矩形長寬

外接矩形左上坐標X外接矩形左上坐標Y外接矩形橫寬外接矩形長寬左上坐標【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。不旋轉圖像，就這樣測量「橫寬?縱寬」。＜旋轉矩形數值＞旋轉矩形長徑旋轉矩形短徑旋轉矩形長徑旋轉矩形短徑【旋轉矩形】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。旋轉圖像時，在「橫寬?縱寬」的位置上測得的數值。＜空數＞

以下情況，空數=3＜內接?外接圓數值＞內接圓半徑

外接圓半徑【內接?外接圓】外接圓:內部包含抽取圖像的最小圓內接圓:內部包含抽取圖像的最大圓測量圖像10．邊緣位置＜邊緣位置＞根據測量區(qū)域內的顏色變化，檢測測量物體的位置。＜邊緣根數＞根據測量區(qū)域內的顏色變化，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。真彩處理產生的色差顏色指定產生的色差。左圖是指定綠色。（綠色是基準）100%0%100%0%10.＜邊緣位置＞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。邊緣水平邊緣水平是±兩側，所以顏色變化超過±兩邊邊緣水平的地方，將作為邊緣根數來測量。上圖中右邊的凸出部分的－邊緣水平沒有超過，所以沒有作為邊緣根數來計數。要使其計數需要調整邊緣水平。11.＜邊緣根數＞12．搜索／靈活搜索／機敏搜索／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」，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、變形、異種混入）

「位置坐標」：定位、位置偏移檢測

要求

(X,Y)，所以在位置補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.＜機敏搜索＞自動細分登錄得模型，詳細匹配。分割的模型中輸出最低相似度的數值。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，機敏搜索比較適用。登錄模型測量工件作為NG檢出12.＜ＥＣＭ搜索＞從輸入圖像中，找到和（模型）最相似的標記部分、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記、檢出圓評價值（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的圓的個數。統(tǒng)計處指定大小的圓有幾個。根據「圓形」這一形狀信息來抽取，所以變形的，內部有污點的，通過修改允許范圍，也可穩(wěn)定測量。計數：５個１3．缺陷／高精度缺陷檢測無圖案的測量物的缺陷，污點等。通過測量區(qū)域內的顏色變化發(fā)現缺陷。「缺陷」的測量區(qū)域是長方形／寬邊直線／橢圓（圓）／圓環(huán)／寬邊圓?。噙呅蔚瓤扇我庵付??？衫L制的圖形是每個單元最多8個。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（2）速度問題，也可使用“高速觸發(fā)模式”。旋轉圖像時，在「橫寬?縱寬」的位置上測得的數值。選擇2單元滾動時，會已3.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。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。抽取圖像的外接長方形中，每2邊各自成水平和垂直。搜索共同的測量位置作為補償方法（取其測試位置的中心值）※尺寸測量等高精度測量時，推薦使用重復精度好的黑白相機。邊緣顏色指定「綠色」后，只測量綠色邊緣?！?→指光標的位置比較間隔指定的個數平整地方呈現白色、只有凹凸地方不容易反射。分割的模型中輸出最低相似度的數值。(1)坐標系校準：指定點的方式、樣品測量的方式近似橢圓扁平比率=[短徑]和[長徑]的比:抽取的圖像中已包含像素的總數。對在圖像中有被測物體有唯一特征的時使用「藍色」選擇案例「橙色」指定案例高精度檢測出「缺陷」。10．邊緣位置／掃描邊緣位置／掃描邊緣寬度需要檢測工件缺損或者毛刺時可以使用。使用2點的中心坐標進行位置修正。＜近似(等價)橢圓數值＞當工件位置不固定時候，需要在畫面中重新定位的時候根據測量區(qū)域內的顏色變化，找到測量物體的邊緣。平整地方呈現黑色、只有凹凸地方容易反射。B13BUSY計測輸入時ONB14GATE在設定的輸入時間時ON、可使用快速相機進行應用。普通30W相機拍攝時間為13ms，快速相機為5ms。通過抽取指定區(qū)域內的像素，去除測量不需要的背景同事，提高圖像對比度的過濾手段執(zhí)行缺陷檢測是「測量區(qū)域」和「缺陷檢測尺寸」的設定。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到客戶具體要求。檢測區(qū)域內、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是求出色差坐標該小區(qū)域的大小是元素尺寸比較間隔元素尺寸做成間隔高精度缺陷設定畫面キズ計測領域欠陥度高精度缺陷參數設定元素尺寸：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１4．位置ズレ修正位置修正使用條件：1.當工件位置不固定時候，需要在畫面中重新定位的時候2.檢測中需要結合帶有基準位置選項的處理項目（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：位置修正使用方法：1單元滾動：緊跟上個處理單元進行圖像修正（參考下頁）2單元滾動：緊跟上2個處理單元進行圖像修正（參考下頁）3.表達式：可以根據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式，如果選擇的是3表達式方式，則可以自定義寫入到算法計算式里進行計算注意：基準位置是第一次登錄模型的位置，除非更改結合使用的處理項目的基準位置或自定義設置，否則將會保持在本體中。位置修正的參數值即為：dx:測量位置X-基準位置SXdy:測量位置Y-基準位置SYdθ:測量值θ-基準值Sθ有角度需要修正時，選擇后會自動在θ欄里增加角度算法位置修正補充介紹：選擇1單元滾動時，會已3.搜索的測量位置作為補償方法選擇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償方法（取其測試位置的中心值）選擇3.基準位置和測量位置可以自定義選擇需要的修正坐標注意：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)的設定項目到包含了黑色填充的部分會直接報NG位置修正實例：1.單一項目位置修正位置修正的內部設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圓搜索作為基準進行位置修正位置修正實例：2.多項目位置修正上方2點邊緣位置修正，修正的是縱向Y和角度θ案例是使用3點確定一個平面的原理進行位置修正右邊橫向1點邊緣位置修正的是橫向Y使用2點的中心坐標進行位置修正?；鶞饰恢弥薪嵌圈仍O為0°表示以水平位置進行修正使用1點的邊緣位置進行修正。所以設置方法同單一的流程項目第一次修正內容第二次修正內容原始輸入的圖像從成像效果中看出被測物體偏轉較厲害修正后的圖像能準確的修正圖像到需要的位置進行檢測１5．表達式在FZ3中，經常會在支持檢測與測量中需要選擇表示式進行復雜多樣的計算的情況。已編輯的流程菜單中的項目，會在此顯示。可以根據需要選擇需要的測試數據點擊進入表達式畫面綜合判定or函數選擇，選擇時請按照一定格式來設置BS&DEL刪除寫入的表達式←&→指光標的位置SIN&COS正弦和余弦，注意括號內輸入的數據應為角度值（非弧度）ATAN反正切值AND&OR&NOT邏輯與、或、非運算MOD：取余數運算SQRT：開方運算ANGL：角度運算DIST：距離運算部分符號解釋:１6．并口電纜Ｉ／Ｏ并口輸出的高低電頻是根據FZ3型號末尾的數字決定。

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計測輸入時ONB14GATE在設定的輸入時間時ON、B15OR綜合判斷結果輸出A13&A17&A23COMOUT公共端FZ3的輸出信號FZ3的輸入對應端口DI控制信號連接后，可以對FZ3發(fā)送命令，使其執(zhí)行相應功能１7．相機校準為什么要制作校準參數？1.設定校準后，可使測量結果像素值轉換為實際尺寸

并輸出。2.將相機坐標系轉換成實際坐標系。

制作校準參數的種類:(1)坐標系校準：指定點的方式、樣品測量的方式(2)比例校準：輸入數值的方式精度精度等于所拍攝物體的大小(mm)/484像素(pixel)，單位(----)mm/pixel

注意：為按照實際尺寸輸出測量值，應將各處理單元[輸出參數]中的[校準]設定為“ON”。如果[校準]為“OFF”（出廠默認值），測量值以相機坐標的形式輸出。１7．相機校準一．指定點的方式：調整好圖像，點擊“圖像輸入”和“校準”進入到校準設置（圖1），“校準設置”選擇“點”。點擊MARK點，圓圈內坐標中心，此時彈出“坐標設定”框，請設定此點的實際坐標，如果以此點位為坐標原點，請在實際坐標處寫入原點坐標。如果沒找準，可以移動“點坐標”的方向鍵進行調整，或者放大圖像后進行確認（點擊圖2,紅圈內按鈕可以實現放大）。最后點擊“確定”。（圖1）（圖2）１7．相機校準3、移動MARK點，依照第二步的方法設定第2點實際坐標后點擊“確定”（圖3）。4.移動MARK點，依照第二步的方法設定第3點實際坐標后點擊“確定”（圖4）。（圖3）（圖4）5．當3點坐標確定好以后，點擊“制作校準=參數”，完成參數制作，如（圖5），最后點擊“確定”退出。（圖5）5253解決方案：（2）速度問題，也可使用“高速觸發(fā)模式”。可使用快速相機進行應用。普通30W相機拍攝時間為13ms，快速相機為5ms?？焖傧鄼C30W可以節(jié)省6ms。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＜外接矩形數值＞外接矩形橫寬

外接矩形長寬

外接矩形左上坐標X外接矩形左上坐標Y外接矩形橫寬外接矩形長寬左上坐標【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。不旋轉圖像，就這樣測量「橫寬?縱寬」。＜旋轉矩形數值＞旋轉矩形長徑旋轉矩形短徑旋轉矩形長徑旋轉矩形短徑【旋轉矩形】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。旋轉圖像時，在「橫寬?縱寬」的位置上測得的數值。＜空數＞

以下情況，空數=3＜內接?外接圓數值＞內接圓半徑

外接圓半徑【內接?外接圓】外接圓:內部包含抽取圖像的最小圓內接圓:內部包含抽取圖像的最大圓10．邊緣位置＜邊緣位置＞根據測量區(qū)域內的顏色變化，檢測測量物體的位置。＜邊緣根數＞根據測量區(qū)域內的顏色變化，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。邊緣水平邊緣水平是±兩側，所以顏色變化超過±