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技術文章

機器視覺尺寸檢測基礎

日期:2018-03-21 來源:币游国际
尺寸測量/邊緣檢測

        利用邊緣檢查的尺寸檢查是圖像傳感器的最新應用趨勢。圖像傳感器可以將檢查對象在平麵上表現出來,通過邊緣檢測,測算位置、寬度、角度等。下麵將按照處理過程來介紹邊緣檢查的原理。理解原理有助於優化檢查設置。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定檢查效果的預處理濾鏡的選擇方法。
 
邊緣檢測的原理

        所謂邊緣是指圖像內明亮部位與陰暗部分的邊緣。邊緣檢測是通過視覺係統來檢測這種濃淡變化的邊緣。可以通過下列4個過程來得到邊緣。
 
(1)投影處理

        對於測量區域內的圖像進行投影處理。投影處理是相對於檢查方向進行垂直掃描,然後計算各投影線的平均濃度。投影線平均濃度波形被稱為投影波形。
        什麽是投影處理?計算投影方向的平均濃度。可以減少區域內的噪點造成的檢查錯誤。
 
(2)微分處理

       根據投影波形進行微分處理。可能成為邊緣的、濃淡變化較大的部位,其微分值也較大。
       什麽是微分處理?計算濃淡(級)變化量的處理過程。可以消除區域內濃度絕對值的變化所導致的影響。
       例:沒有濃淡變化的部位的微分值是0。白色(255)→黑色(0) 時的值是-255。
 
(3)通過校正使微分最大值達到100%

        在實際生產線上,為了使邊緣達到穩定的狀態,通常會進行適當的調整以使微分絕對值達到100%。將超過預先設置的“ 邊緣感度(%)”的微分波形的峰值作為邊緣位置。根據濃淡變化峰值的檢測原理,在照度經常發生變化的生產線上也可以穩定的檢測出邊緣。
 
(4)亞像素處理

        對於微分波形中最大部分的中心附近的3個像素,根據這3個像素形成的波形,進行修正演算。以1/100像素為單位測算邊界位置(次像素處理)。
 
邊緣檢測的代表性檢測應用

邊緣檢查具有下列衍生模式。下麵將分別介紹其代表性應用。

<例1>利用邊緣位置的各種檢查
              在多個部位設置邊緣位置模式,測量檢測對象的X座標或Y 座標。


機器視覺尺寸檢測基礎_heydanbo.com
 
<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,檢測金屬板的寬度、孔洞的X方向/Y方向孔徑等。


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<例3>利用邊緣位置圓周區域的各種檢查
              以圓周作為檢測區域,檢測切缺部位的角度(相位)。


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<例4>利用趨勢邊緣寬度的各種檢查
              利用“ 圓周”區域的“ 趨勢邊緣寬度”模式,掃描環狀工件的內徑、評價扁平度等。


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趨勢邊緣模式

        趨勢邊緣位置( 寬度)模式是指在掃描檢查區域內較窄的邊緣窗口的同時檢測邊緣位置。利用這種檢查模式,可以對於一個窗口內的多個點進行邊緣位置( 寬度) 檢查,因此可以確保捕獲工件的微小變化。
        檢測原理:使小範圍內的分割以小間距進行移動,檢查各點的邊緣寬度或邊緣位置。
        提高位置檢測精度的方法:縮小分割尺寸
        縮短處理時間的方法:縮小分割移位幅度(移動量)。
        趨勢方向:分割移動的方向。
 
提高邊緣檢查效果的預處理濾鏡

         邊緣檢查的關鍵在於如何最大限度的減少邊緣的不均現象。預處理濾鏡具有“中值”或“平均化”的作用,因此有助於保持穩定的檢查效果。下麵介紹預處理濾鏡的特點及選擇方法。
  
原圖像
 
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平均化

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3×3 像素的平均濾鏡。可以有效減少噪點因素的 影響。

中值化

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3×3 像素的中值濾鏡。可以在保持圖像清晰的同 時,有效減少噪點因素的影響。
 
如何優化預處理濾鏡?

         一般說來,通過“中值化”或“平均化”,可以得到穩定的邊緣檢查效果。但是,對於特定的工件,究竟應該選擇哪一種濾鏡才可以得到最佳效果?下麵將介紹對於各濾鏡的測量值的偏差進行評價的統計學方法。CV係列(CV2000以上)具有統計分析功能,可以保存測量數據,並對其進行統計分析。利用這種功能,通過分別采用“無濾鏡”、“中值化”、“平均化”、“中值化+平均化”、“平均化+中值化”在靜止狀態下重複測量,並對於各數據的統計結果進行確認,可以得到最佳的濾鏡設置。圖像傳感器邊緣檢查模式的使用要點:在理解邊緣檢查原理的基礎上進行有效的調整。理解各種衍生模式,顯著提高檢查可能性。參考代表性的檢查例有助於工作的進行。通過實驗選擇最佳的預處理濾鏡,提高檢查速度及檢查效果。


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