1、视觉传感器教材-FZ4基础篇-目录控制器选定相机选定镜头选定光源选定视觉检测项目图像处理基本概念 项目流程前处理过滤9颜色面积标签高功能标签10边缘位置扫描边缘位置扫描边缘宽度11搜索灵活搜索机敏搜索圆搜索 2缺陷高精度缺陷3字符读取4位置偏移补偿5计算公式6并口7相机校准8.程序编写练习流程选定处理速度处理功能HG处处理理（形状搜索、2DCR、高功能标签etc）标标准准软软件件（2M相机、包含HDR）标准CPU高速CPUDUAL CPUFZ-L系低成本CPUFZ3-300系FZ3-700系FZ3-900系FZ3-H300系FZ3-H700系FZ3-H900系相机选定6404801600120
2、024482048尺寸尺寸测测量等高精度量等高精度测测量量时时，推荐使用重复精，推荐使用重复精度好的黑白相机度好的黑白相机。镜头选定广角（畸变大）远距离（畸变小）广角镜头望远镜头优点：畸变小、景深广缺点：需要安装空间优点：节省空间缺点：畸变大即便从正上方拍摄，由于镜头畸变，比较容易呈现工件的侧面。6mm/8mm50mm/75mm镜头畸变较小，比较难反应工件的侧面。万像素相机（单体）光学图表万像素相机（单体）光学图表光源选定环光同轴落射光源反光镜低角度光源斜光光源整体照射均匀平整地方呈现黑色、只有凹凸地方容易反射。平整地方呈现白色、只有凹凸地方不容易反射。通过从侧面照射，防止正反反射光（光晕）、
3、之反射散射光透过光源碗光源对准相机照射，反映出对象物的阴影。可有效测量尺寸同时使用斜光光源低角度光源，通过照射，难受对象表面的凹凸影响，可均匀地照射。VISION可以实现4大项内容定位尺寸、测量检测有无伤痕、外观检测2值化面积：计算特定的颜色、亮度的像素搜索：在指定的范围内搜索事先登录的形状、位置边缘：找出亮度变化之处伤痕检测：与附近的浓度（亮度）对比、计算出差的大小。具体为以下4个检测内容。5视觉检测项目（1）像素（画素）它是成像于相机芯片的图像的最小组成单位。以25万像素的相机为例，满屏有512*484个像素,成像于1/3英寸大小的CCD芯片。如下图1-3。（2）精度精度等于所拍摄物体的大
4、小(mm)/484像素(pixel)，单位(-)mm/pixel 6图像处理基本概念（3）灰度从黑到白,把每个像素(pixel)所受光强分成0-255共256度灰度等级。如下图1-4。（4）二值化把相机读取的256度灰度图像分为白色和黑两色。通过设置上/下限值（二值化值），把落在灰度范围内的图像转化为白色象素，其余转化为黑色像素。如下图1-4。图1-4二值化图1-3 灰度等级6图像处理基本概念（1）图像输入：视野焦距调整(包括调整快门速度)光源调整（2）图像修正：“灰度过滤”、“测量前处理”、“背景消除”等等。（3）位置修正：利用“位置修正”、“处理单元图像设定”。（4）实际检测项目：流程如下
5、：VISION可以实现4大项内容检测有无尺寸、测量伤痕、外观检测检测项目检测项目描述描述项目项目搜索识别测量对象的形状、检测其位置有无、定位边缘位置利用测量区域内颜色的变化，检测出测量对象的边缘位置尺寸面积中心检测测量区域内指定颜色的面积及重心位置有无、外观缺陷检测无背景测量对象的缺陷及零件缺损、毛刺外观定位VISION主要处理项目类型难易（5）判定 或 数据输出：7项目流程项目要点：1、精度 2、功能 3、时间8前处理过滤彩色过滤颜色抽取背景消除通过抽取指定区域内的像素，去除测量不需要的背景同事，提高图像对比度的过滤手段测量前处理为了便于测量相机拍摄的图像，对图像进行加工过滤将彩色图像转换为
6、突出特定颜色的黑白图像的过滤手段从彩色图像中抽取指定颜色，转换成彩色图像或者2值图像的过滤手段8前处理过滤色斑消除条纹消除+圆展开通过将选定的2色转换成相同颜色，消除工件的色斑或者条纹。消除工件的纵向条纹，横向条纹，格子条纹背景。圆周圆弧中的图像展开成长方形的图形。就可检测圆周上的字符或者图形。9.面积中心抽取测量对象的颜色测量总面积。也可测量工件的重心。最多可选择8种不同的颜色。颜色选择通过颜色饱和度亮度来指定。只抽取选定的颜色颜色饱和度亮度面积：7700pix面积：17500pix测量项目是抽取颜色的区域内的面积值重心坐标重心坐标。可有效使用于工件颜色检测或者品种判定，或者位置补偿。重心位
7、置9标签统计测量区域中选择色块的个数。除颜色以外，添加面积坐标主角轴等条件也可计数。抽取蓝色部分面积降序升序坐标升序降序坐标升序降序椭圆近似长径升序降序椭圆近似短径升序降序根据分类方法抽取的标签会分配编号。指定需要测量的标签编号，测量目标工件。蓝色选择案例橙色指定案例标签条件面积降序升序坐标升序降序坐标升序降序椭圆近似长径升序降序椭圆近似短径升序降序根据分类方法抽取的标签会分配编号。指定需要测量的标签编号，测量目标工件抽取条件面积重心重心椭圆近似长径椭圆近似短径外接面积、重心。主轴角、椭圆近似长径、椭圆近似短径:抽取的图像中已包含像素的总数。抽出画像近似(等价)椭圆数值主轴角 椭圆近似长径 椭
8、圆近似短径 椭圆近似扁平比率主主轴轴角角长长径径短径短径主主轴轴(长轴长轴)近似近似椭圆椭圆扁平比率扁平比率=短径短径和和长长径径的比的比短短轴轴近似近似椭圆椭圆【如果是近似(等价)椭圆】近似椭圆的面积和抽取图像一样，重心和主轴一致。周长【周长】抽取图像边界的像素数。圆形度抽取图像的外周离圆越近，数值就越大。FZ3中只有0以上1以下数值。圆圆形度形度=1.0周囲長周囲長=24pix外接矩形数值外接矩形横宽 外接矩形长宽 外接矩形左上坐标X 外接矩形左上坐标Y 外接外接矩形矩形横横宽宽外接外接矩形矩形长宽长宽左上左上坐坐标标【外接矩形】抽取图像的外接长方形中，每2边各自成水平和垂直。不旋转图像，
9、就这样测量横宽纵宽。旋转矩形数值旋转矩形长径 旋转矩形短径旋旋转转矩形矩形长长径径旋旋转转矩形矩形短径短径【旋转矩形】抽取图像的外接长方形中，通过允许边的倾斜，面积将是最小。旋转图像时，在横宽纵宽的位置上测得的数值。空数 以下情况，空数以下情况，空数=3内接外接圆数值内接圆半径 外接圆半径【内接外接圆】外接圆:内部包含抽取图像的最小圆内接圆:内部包含抽取图像的最大圆测量图像10边缘位置边缘位置根据测量区域内的颜色变化，检测测量物体的位置。边缘根数根据测量区域内的颜色变化，找到测量物体的边缘。要求IC或者接插件的的时候等使用。通过真彩处理，可测量没有颜色的边缘，通过颜色指定，可只检测特定颜色的边
10、缘。真彩处理产生的色差颜色指定产生的色差。左图是指定绿色。（绿色是基准）100%0%100%0%10.边缘位置通过真彩处理，即便边缘颜色不同，也可测量相同位置的边缘。边缘颜色指定绿色后，只测量绿色边缘。边缘水平边缘水平是两侧，所以颜色变化超过两边边缘水平的地方，将作为边缘根数来测量。上图中右边的凸出部分的边缘水平没有超过，所以没有作为边缘根数来计数。要使其计数需要调整边缘水平。11.边缘根数12搜索灵活搜索机敏搜索搜索圆搜索搜索：搜索：登登录录良品良品图图像像(作作为为模型模型)、从从输输入入图图像中找到与模型最相似的部分像中找到与模型最相似的部分。究竟有多相似呢，使用究竟有多相似呢，使用 相
11、似度相似度 (0100)来表示来表示 找到模型的找到模型的 位置坐位置坐标标 ，求出，求出(X,)相似度相似度：形状：形状颜颜色一定的工件的外色一定的工件的外观检测观检测（缺缺损损、毛刺毛刺、模糊模糊、污污点点、变变形形、异种混入异种混入）位置坐位置坐标标：定位定位、位置偏移位置偏移检测检测 要求要求 (X,Y)(X,Y)，所以在位置，所以在位置补偿补偿修正中也使用修正中也使用搜索搜索范范围围：限制搜索范限制搜索范围围，、缩缩短短处处理理时间时间，提高正确率，提高正确率。输输入入图图像像搜索区域搜索区域（在在该该区区域中搜索与登域中搜索与登录录模模型接近的形状型接近的形状。）。）搜索位置（，）
12、搜索位置（，）模型登模型登录录模型的中心位置模型的中心位置12.灵活搜索将有差异的测量物看成同类，要防止无谓的误检时使用。事先登录几个模型、从输入图像中找出与多个模型最接近的部分，检测出相似度和位置。12.机敏搜索自动细分登录得模型，详细匹配。分割的模型中输出最低相似度的数值。模型图像和测量图像的差异小，一般搜索中相似度没有差值时，机敏搜索比较适用。登登录录模型模型测测量工件量工件作作为为NG检检出出12.搜索从输入图像中，找到和（模型）最相似的标记部分、检出相似度和位置。通常的搜索中，使用着重颜色或者明暗信息的图像模型、但是搜索使用着重轮廓信息的模型。因此即便是对比度低的图像或者干扰多的图像
13、，也能稳定搜索。搜索液晶基板的定位标记。即便是右边的状态也能找到。干扰较多缺少一部分低对比度12.圆搜索从输入图像中找出与模型最相似的需要寻找的圆形标记、检出圆评价值（相似度）和位置。搜索同样是使用着重轮廓信息的登录模型。此外，可以测量输入图像内的圆的个数。统计处指定大小的圆有几个。根据圆形这一形状信息来抽取，所以变形的，内部有污点的，通过修改允许范围，也可稳定测量。计计数数：个个3缺陷高精度缺陷检测无图案的测量物的缺陷，污点等。通过测量区域内的颜色变化发现缺陷。缺陷的测量区域是长方形宽边直线椭圆（圆）圆环宽边圆弧多边形等可任意指定。可绘制的图形是每个单元最多8个。一定宽度的直线需要检测工件缺
14、损或者毛刺时可以使用。圆环一定宽度的圆弧需要检测圆形工件缺损或者毛刺时可以使用长方形椭圆（圆）多边形要检测区低区域或者测量物整体的缺陷时使用。毛刺毛刺测测量区域量区域毛刺毛刺测测量区域量区域缺陷缺陷执行缺陷检测是测量区域和缺陷检测尺寸的设定。13高精度缺陷高精度检测出缺陷。通过修改检测出的元素尺寸或者比较间隔等，在速度和精度方面能够达到客户具体要求。检测检测区域内区域内、移移动动小区域小区域(元素元素)同同时时，求出，求出该该小区域的小区域的颜颜色色（浓浓度度）平均。平均。小区域的小区域的颜颜色色平均平均缺陷度求法缺陷度求法缺陷度缺陷度 比比较间较间隔指定的个数隔指定的个数是求出色差是求出色差
15、坐坐标标该该小区域的大小小区域的大小是元素尺寸是元素尺寸比比较间较间隔隔元素尺寸做成元素尺寸做成间间隔隔高精度缺陷设定画面計測領域欠陥度高精度缺陷参数设定元素尺寸：元素间隔：比较间隔：元素尺寸：元素间隔：比较间隔：元素尺寸：元素间隔：比较间隔：缺陷检测方向方向方向斜方向方向方向斜方向方向方向斜方向方向方向斜方向4位置修正位置修正使用条件：1.当工件位置不固定时候，需要在画面中重新定位的时候2.检测中需要结合带有基准位置选项的处理项目（以ECM搜索为例情况）具体处理单元如下：对在图像中有被测物体有唯一特征的时使用对圆形类形状物体使用对规则物体（如：矩形，多边形）测试时使用对带有颜色的物体时使用一
16、般测试时用于的情况：位置修正使用方法：1单元滚动：紧跟上个处理单元进行图像修正（参考下页）2单元滚动：紧跟上2个处理单元进行图像修正（参考下页）3.表达式：可以根据需要自定义位置修正方法（参考下页）4.取消位置修正：把以前的位置修正全部取消如果选择“补偿”会在位置修正后消除难看的锯齿，提高检测精度，但会增加一部分处理时间如果在设定方法时，选择的是1单元滚动或2单元滚动时，系统会自动生成算法表达式，如果选择的是3表达式 方式，则可以自定义写入到算法计算式里进行计算注意：基准位置是第一次登录模型的位置，除非更改结合使用的处理项目的基准位置或自定义设置，否则将会保持在本体中。位置修正的参数值即为：d
17、x:测量位置X-基准位置SXdy:测量位置Y-基准位置SYd:测量值-基准值S有角度需要修正时，选择后会自动在栏里增加角度算法位置修正补充介绍：选择1单元滚动时，会已3.搜索的测量位置作为补偿方法选择2单元滚动时，会已3.边缘位置和4.搜索共同的测量位置作为补偿方法（取其测试位置的中心值）选择3.基准位置和测量位置可以自定义选择需要的修正坐标注意：一副图像，可以使用多个位置修正来保证图像位置的相对准确性。但修正图像使用多也会增加处理时间。修正后图像会偏移的部分会以黑色填充到整个视野中，此时如果后续的设定项目到包含了黑色填充的部分会直接报NG位置修正实例：1.单一项目位置修正位置修正的内部设定修
18、正完成后的图像（红色部分中全黑的部分即为修正后填充的部分）以EC圆搜索作为基准进行位置修正位置修正实例：2.多项目位置修正上方2点边缘位置修正，修正的是纵向Y和角度案例是使用3点确定一个平面的原理进行位置修正右边横向1点边缘位置修正的是横向Y使用2点的中心坐标进行位置修正。基准位置中角度设为0表示以水平位置进行修正使用1点的边缘位置进行修正。所以设置方法同单一的流程项目第一次修正内容第二次修正内容原始输入的图像从成像效果中看出被测物体偏转较厉害修正后的图像能准确的修正图像到需要的位置进行检测5表达式在FZ3中，经常会在支持检测与测量中需要选择表示式进行复杂多样的计算的情况。已编辑的流程菜单中的
19、项目，会在此显示。可以根据需要选择需要的测试数据点击进入表达式画面综合判定or函数选择，选择时请按照一定格式来设置BS&DEL 删除写入的表达式&指光标的位置SIN&COS 正弦和余弦，注意括号内输入的数据应为角度值（非弧度）ATAN 反正切值AND&OR&NOT 逻辑与、或、非运算MOD：取余数运算SQRT：开方运算ANGL：角度运算DIST：距离运算部分符号解释:6并口电缆并口输出的高低电频是根据FZ3型号末尾的数字决定。FZ3-XX5 PNP输出 （欧美系常用）FZ3-XX0 NPN输出 （亚洲系常用）注：红色为常用信号，绿色为FZ3控制信号常用信号一览：A1 COMIN 公共端FZ3的
20、输入信号 B4 STEP 触发信号（使FZ3测量）B13 BUSY 计测输入时ON B14 GATE 在设定的输入时间时ON 、B15 OR 综合判断结果输出 A13&A17&A23 COMOUT 公共端FZ3的输出信号FZ3的输入对应端口DI控制信号连接后，可以对FZ3发送命令，使其执行相应功能7相机校准为什么要制作校准参数？1.设定校准后，可使测量结果像素值转换为实际尺寸 并输出。2.将相机坐标系转换成实际坐标系。制作校准参数的种类:(1)坐标系校准：指定点的方式、样品测量的方式 (2)比例校准：输入数值的方式精度精度等于所拍摄物体的大小(mm)/484像素(pixel)，单位(-)mm/pixel 注意：为按照实际尺寸输出测量值，应将各处理单元输出参数中的校准设定为“ON”。如果校准为“OFF”（出厂默认值），测量值以相机坐标的形式输出。7相机校准一指定点的方式：一指定点的方式：调整好图像，点击“图像输入”和“校准”进入到校准设置（图1），“校准设置”选择“点”。点击MARK点，圆圈内坐标中心，此时弹出“坐标设定”框，请设定此点的实际坐标，如果以此点位为坐标原点，请在实际坐标处写入原点坐标。如果没找准，可以移动“点坐标”的方向键进行调整，或者放大图像后进行确认（点击图2,红圈内按钮可以实现放大）。最后点击“确定”。（图1）（图2）
