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面上表現出來，通過邊緣檢測,測算位置、寬度、角度等。

下面將按照處理過程來介紹邊緣檢查的原理。理解原理有助于優化檢查設置。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系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

對于測量區域內的圖像進行投影處理。投影處理是相對于檢查方向進行垂直掃描，然后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。

什么是投影處理？

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。

什么是微分處理？

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

對于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。下面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。

＜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。

＜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）。

＜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。

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，可以對于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

使小范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

邊緣檢查的關鍵在于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，因此有助于保持穩定的檢查效果。下面介紹預處理濾鏡的特點及選擇方法。

原圖像

平均化

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

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，對于特定的工件，究竟應該選擇哪一種濾鏡才可以得到最佳效果？下面將介紹對于各濾鏡的測量值的偏差進行評價的統計學方法。

CV系列（CV2000以上）具有統計分析功能，可以保存測量數據，并對其進行統計分析。

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”在靜止狀態下重復測量，并對于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于工作的進行。

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。

原文標題：機器視覺尺寸檢測基礎

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責任編輯：haq