下面將按照處理過(guò)程來(lái)介紹邊緣檢查的原理。理解原理有助于優(yōu)化檢查設(shè)置。除此之外,還將介紹一些有代表性的邊緣檢 查的例子以及可以穩(wěn)定檢查效果的預(yù)處理濾鏡的選擇方法。

邊緣檢測(cè)的原理

所謂邊緣是指圖像內(nèi)明亮部位與陰暗部分的邊緣。邊緣檢測(cè)是通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)這種濃淡變化的邊緣。
可以通過(guò)下列4個(gè)過(guò)程來(lái)得到邊緣。

(1)投影處理

對(duì)于測(cè)量區(qū)域內(nèi)的圖像進(jìn)行投影處理。投影處理是相對(duì)于檢查方向進(jìn)行垂直掃描,然后計(jì)算各投影線(xiàn)的平均濃度。投影線(xiàn)平均濃度波形被稱(chēng)為投影波形。

什么是投影處理?

計(jì)算投影方向的平均濃度。
可以減少區(qū)域內(nèi)的噪點(diǎn)造成的檢查錯(cuò)誤。

(2)微分處理

根據(jù)投影波形進(jìn)行微分處理。可能成為邊緣的、濃淡變化較大的部位,其微分值也較大。

微分波形(邊緣強(qiáng)度波形)

什么是微分處理?

計(jì)算濃淡(級(jí))變化量的處理過(guò)程。
可以消除區(qū)域內(nèi)濃度絕對(duì)值的變化所導(dǎo)致的影響。

例:沒(méi)有濃淡變化的部位的微分值是0。
白色(255)→黑色(0) 時(shí)的值是-255。

(3)通過(guò)校正使微分最大值接近極限

在實(shí)際生產(chǎn)線(xiàn)上,為了使邊緣實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài),通常會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以使微分絕對(duì)值接近100%。
將超過(guò)預(yù)先設(shè)置的“ 邊緣感度(%)”的微分波形的峰值作為邊緣位置。根據(jù)濃淡變化峰值的檢測(cè)原理,在照度經(jīng)常發(fā)生變化的生產(chǎn)線(xiàn)上也可以穩(wěn)定的檢測(cè)出邊緣。

(4)亞像素處理

對(duì)于微分波形中最大部分的中心附近的3個(gè)像素,根據(jù)這3個(gè)像素形成的波形,進(jìn)行修正演算。以1/100像素為單位測(cè)算邊界位置(亞像素處理)。

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邊緣檢測(cè)的代表性檢測(cè)應(yīng)用

邊緣檢查具有下列衍生模式。下面將分別介紹其代表性應(yīng)用。

邊緣位置

邊緣數(shù)量

邊緣寬度

邊緣配對(duì)

邊緣節(jié)距

邊緣角度

趨勢(shì)邊緣寬度

趨勢(shì)邊緣位置

<例1>利用邊緣位置的各種檢查

在多個(gè)部位設(shè)置邊緣位置模式,測(cè)量檢測(cè)對(duì)象的X座標(biāo)或Y 座標(biāo)。

<例1>利用邊緣位置的各種檢查

<例2>利用邊緣寬度的各種檢查

利用邊緣寬度的“ 外部尺寸”模式,檢測(cè)金屬板的寬度、孔洞的X方向/Y方向孔徑等。

<例2>利用邊緣寬度的各種檢查

1. 板寬:16.025mm
2. 孔徑:
X 8.105mm
Y 8.210mm
3. 法蘭:
左 1.210mm
右 1.230mm

<例3>利用邊緣位置圓周區(qū)域的各種檢查

以圓周作為檢測(cè)區(qū)域,檢測(cè)切缺部位的角度(相位)。

<例3>利用邊緣位置圓周區(qū)域的各種檢查
角度:28 度

<例4>利用趨勢(shì)邊緣寬度的各種檢查

利用“ 圓周”區(qū)域的“ 趨勢(shì)邊緣寬度”模式,掃描環(huán)狀工件的內(nèi)徑、評(píng)價(jià)扁平度等。

<例4>利用趨勢(shì)邊緣寬度的各種檢查

最大外徑
207.325mm

趨勢(shì)邊緣模式

趨勢(shì)邊緣位置( 寬度)模式是指在掃描檢查區(qū)域內(nèi)較窄的邊緣窗口的同時(shí)檢測(cè)邊緣位置。利用這種檢查模式,可以對(duì)于一個(gè)窗口內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行邊緣位置( 寬度) 檢查,因此可以確保捕獲工件的微小變化。

樹(shù)脂部件的“ 凹陷 ”

捕獲細(xì)微的變化。

橡膠墊的缺損

對(duì)于圓形工件,在圓周方向進(jìn)行邊緣旋轉(zhuǎn),以確保發(fā)現(xiàn)檢查部位的變化。

檢測(cè)原理

使小范圍內(nèi)的段以小間距進(jìn)行移動(dòng),檢查各點(diǎn)的邊緣寬度或邊緣位置。

提高位置檢測(cè)精度的方法:
縮小段大小
縮短處理時(shí)間的方法:
縮小分割移位幅度(移動(dòng)量)。
趨勢(shì)方向:
段移動(dòng)的方向。
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提高邊緣檢查效果的預(yù)處理濾鏡

邊緣檢查的關(guān)鍵在于如何有效減少邊緣的不均現(xiàn)象。預(yù)處理濾鏡具有“中值”或“平均化”的作用,因此有助于保持穩(wěn)定的檢查效果。下面介紹預(yù)處理濾鏡的特點(diǎn)及選擇方法。

原圖像

平均化

3×3 像素的平均濾鏡??梢杂行p少噪點(diǎn)因素的 影響。

中值化

3×3 像素的中值濾鏡??梢栽诒3謭D像清晰的同 時(shí),有效減少噪點(diǎn)因素的影響。

如何優(yōu)化預(yù)處理濾鏡?

一般說(shuō)來(lái),通過(guò)“中值化”或“平均化”,可以得到穩(wěn)定的邊緣檢查效果。但是,對(duì)于特定的工件,究竟應(yīng)該選擇哪一種濾鏡才可以得到更佳效果?下面將介紹對(duì)于各濾鏡的測(cè)量值的偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。

一般說(shuō)來(lái),應(yīng)選擇可以使“ 最大值 - 最小值 ”或“ 偏差 ”實(shí)現(xiàn)最小的濾鏡。

CV系列(CV2000以上)具有統(tǒng)計(jì)分析功能,可以保存測(cè)量數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

利用這種功能,通過(guò)分別采用“無(wú)濾鏡”、“中值化”、“平均化”、“中值化+平均化”、“平均化+中值化”在靜止?fàn)顟B(tài)下重復(fù)測(cè)量,并對(duì)于各數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn),可以得到更佳的濾鏡設(shè)置。

圖像傳感器邊緣檢查模式的使用要點(diǎn):

下一個(gè)主題是位置測(cè)量/搜索模式的原理及運(yùn)用方法。

搜索模式不僅可用于組裝工序中的部件定位等,還具備位置補(bǔ)正功能,下面就其原理及運(yùn)用方法進(jìn)行說(shuō)明。

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