在生產(chǎn)現(xiàn)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(shù)量、位置關(guān)系、形狀等特點,用于判斷產(chǎn)品是否合格或?qū)z驗數(shù)據(jù)傳送給機器人等其它生產(chǎn)設(shè)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(shù)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(fā)的視覺傳感器FZ3,凝聚了"逼真色彩合成技術(shù)",是世界首臺可實現(xiàn)1,677萬色的彩色圖像處理產(chǎn)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(yīng)用"高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù)",首次實現(xiàn)了檢測裝置商品化。即使對于汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)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(yōu)劣。
擁有"逼真色彩合成技術(shù)"及"高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù)"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(chǎn)品質(zhì)量及自動化生產(chǎn)做出更大的貢獻。
技術(shù)特長逼真色彩合成技術(shù)
憑借逼真色彩合成技術(shù),識別能力比單色方式提高了大約65,000倍
生產(chǎn)現(xiàn)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(zhì)量,與使用普通數(shù)碼攝像頭相比,要求更精確、更高速的圖像處理。為此,在生產(chǎn)現(xiàn)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(zhuǎn)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(xiàn)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(yōu)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(qū)分產(chǎn)品的優(yōu)劣。領(lǐng)悟到這種單色圖像處理局限及問題的歐姆龍,全新開發(fā)了能實現(xiàn)彩色圖像處理的運算法則,這就是逼真色彩合成技術(shù)。它能夠?qū)⒉噬珗D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(jù)各種顏色的層次差對不同的顏色進行定義,從而創(chuàng)造出可根據(jù)定義檢測圖像結(jié)構(gòu)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(shù)與各種圖像處理技術(shù)結(jié)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(chǎn)品檢驗自動化范圍。
技術(shù)特長高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù)
高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù),明暗拍攝領(lǐng)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(guān)鍵,在于"如何穩(wěn)定地捕捉鮮明畫面"。雖然通過采用逼真色彩合成技術(shù),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(xiàn)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(wěn)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(chǎn)生影響。為此,在選擇照明器具種類及角度調(diào)試方面,需要花費相當長的時間。
針對這種情況,旨在開發(fā)出不受外部照明環(huán)境光線影響,能穩(wěn)定捕捉畫面的方法,歐姆龍展開了研發(fā)。其結(jié)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(tài)范圍圖像處理技術(shù),并首次將其應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場。
高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù)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?shù)牟课,將多幅畫面高速合成為一幅動態(tài)范圍寬廣的圖像。通過采用這一技術(shù),將生產(chǎn)現(xiàn)場普通攝像頭的對比度動態(tài)范圍提高了5,000倍。還通過開發(fā)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(tài)范圍圖像處理技術(shù),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(yè)知識,任何人都能以穩(wěn)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(fā)展這一技術(shù),進一步加快解決生產(chǎn)現(xiàn)場難題的速度。