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      視覺傳感器: 能清楚識別從微妙色差到光澤物體表面傷痕

      歐姆龍技術

      視覺傳感器(圖像處理檢測裝置)

      產品特點

      從微妙的色差乃至光澤物體的表面傷痕都能清晰識別的視覺傳感器

      技術特點

      憑借逼真色彩合成技術,識別能力比單色方式提高了約65,000倍


      應用高動態范圍圖像處理技術,明暗拍攝區域比過去擴大了5,000倍

      從微妙的色差乃至光澤物體的表面傷痕都能清晰識別的視覺傳感器

      在生產現場,通過采用視覺傳感器檢測零部件,可避免次品外流。視覺傳感器主要由捕捉檢查對象物體(拍攝)用的攝像頭以及處理圖像的控制器組成。通過攝像頭捕捉圖像信息,檢測拍攝對象的數量、位置關系、形狀等特點,用于判斷產品是否合格或將檢驗數據傳送給機器人等其它生產設備。例如,在檢查電視或手機用微小電子零部件的電極污跡方面,每分鐘可檢測數以千計的零部件。還可用于檢測手機操作部分的傷痕、污跡以及印刷效果等。

      2006年1月歐姆龍獨立開發的視覺傳感器FZ3,凝聚了"逼真色彩合成技術",是世界首臺可實現1,677萬色的彩色圖像處理產品。與過去采用單色處理方式的圖像處理相比,識別能力提高了約65,000倍??勺R別單色方式無法辨別的微妙色彩差異,從而能更高精度地檢測缺陷及對象物體。同時,應用"高動態范圍圖像處理技術",首次實現了檢測裝置商品化。即使對于汽車發動機的結構件或者鋰電池的外觀等視覺傳感器最棘手的光澤金屬表面的零部件,它也能以鮮明的畫面進行精確檢測并判斷優劣。

       

      擁有"逼真色彩合成技術"及"高動態范圍圖像處理技術"的歐姆龍視覺傳感器FZ3進一步擴大了檢測范圍,可檢測迄今為止難以識別的對象物體,從而為提高產品質量及自動化生產做出更大的貢獻。

      技術特長逼真色彩合成技術

      憑借逼真色彩合成技術,識別能力比單色方式提高了大約65,000倍

      生產現場視覺傳感器的檢測目標,是通過畫面來檢測零部件的外觀尺寸及其質量,與使用普通數碼攝像頭相比,要求更精確、更高速的圖像處理。為此,在生產現場較為普遍的是采用信息量較少的單色方式處理圖像。即使是在彩色攝像頭得到普及之后,仍然將捕捉到的彩色畫面通過控制器轉換成單色信號,再進行圖像處理。

      但這種方式只能用單色的256級灰度層次體現對象物體。例如,在藍色的檢查對象物體上粘有深藍色的污跡或傷痕時,雖然人眼能夠分辨優劣,但由于單色圖像處理的深淺度(對比度)等級層次少,導致無法區分產品的優劣。領悟到這種單色圖像處理局限及問題的歐姆龍,全新開發了能實現彩色圖像處理的運算法則,這就是逼真色彩合成技術。

      它能夠將彩色圖像分解為紅、綠、藍各256級層次,總共為1677萬種色彩成分,并根據各種顏色的層次差對不同的顏色進行定義,從而創造出可根據定義檢測圖像結構類似點以及圖像變化點的運算法則。與僅有256級灰度層次識別的單色圖像處理方式相比,逼真色彩合成方式的識別能力提高了大約65,000倍。通過這種方式,能夠以單色圖像處理方式相同的速度,高精度地檢測原來無法辨別的微妙色差。

       


      今后,通過將逼真色彩合成技術與各種圖像處理技術結合在一起,進一步提高檢驗能力,不斷擴展過去只能通過人眼確認的產品檢驗自動化范圍。

      技術特長高動態范圍圖像處理技術

      高動態范圍圖像處理技術,明暗拍攝領域比過去擴大了5,000倍

      以圖像處理方式確保檢驗精度的關鍵,在于"如何穩定地捕捉鮮明畫面"。雖然通過采用逼真色彩合成技術,能夠高精度地對幾乎所有對象物體進行檢測,但是對于金屬等表面有光澤的對象物體的檢測,仍然是一大課題。由于金屬表面的反光率較高,如果反光過大,畫面就會出現暈影導致高光溢出。相反,如果光線太暗就會形成塊狀的黑斑,很難穩定捕捉鮮明的畫面。即使是晝夜光線變化等微小的外來亂射光,也會產生影響。為此,在選擇照明器具種類及角度調試方面,需要花費相當長的時間。

      針對這種情況,旨在開發出不受外部照明環境光線影響,能穩定捕捉最佳畫面的方法,歐姆龍展開了研發。其結果是,在視覺傳感器FZ3中采用了能將多幅畫面高速合成為一幅鮮明圖像的高動態范圍圖像處理技術,并首次將其應用于生產現場。

      高動態范圍圖像處理技術能自動改變快門速度,拍攝多幅亮度不同的畫面,同時自動篩選適當與不適當的部位,將多幅畫面高速合成為一幅動態范圍寬廣的圖像。通過采用這一技術,將生產現場普通攝像頭的對比度動態范圍提高了5,000倍。還通過開發適合檢驗用途,可高速處理圖像生成的運算法則,不僅對于小型零部件的金屬表面,即使是難以保持亮度均衡的大型零部件,歐姆龍視覺傳感器也能生成檢驗用的鮮明圖像。

      高動態范圍圖像處理技術,解決了多年來作為難題的光線影響,不需要有照明方面高深的專業知識,任何人都能以穩定的畫面進行檢驗,從而擴大了檢驗范圍,即使是原先難以識別的對象物體也能精確檢測。今后將不斷發展這一技術,進一步加快解決生產現場難題的速度。

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