CCS机器视觉光源培训资料
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Wang Yaodong CCS Inc. TEL: 81-75-4158277 FAX: 81-75-4158278 Shimodachiuri-agaru,Karasumadori, Kamigyo-ku,Kyoto,602-8011 Japan
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Ô i H)
・毎天測一次、共一年半 ・室温保持在２５℃前後 ・輝度100%時約為4,000cd/cm2
1 10 2 41 10 6 92 11 0 42 11 4 92 12 8 43 2
頻閃發光時間：10~990μｓ
ＥＸ．ＬＤＲ－１２０Ｂ＇ＤＣ１２Ｖ２４Ｗ紅光（比較例
＇１（数碼電源ＰＤ－３０１２的場合 ＇２（頻閃電源ＰＴＵ－３０１２的場合
明るさ４．８
明るさ１．３
ＥＸ．４．８／１．３≒ ３．６ 倍的亮度
ＥＸ．ＬＤＲ－９０Ｂ－ＳＷ＇ＤＣ２４Ｖ１５Ｗ白光（的比較例
＇１（数碼電源ＰＤ－３０２４的場合 ＇２（頻閃電源ＰＴＵ－３０２４的場合
明るさ５．１
明るさ１．８
ＥＸ．５．１／１．８≒ ２．８倍 的亮度
輔助配件的運用
＇偏光技術・防外乱光濾波片（
SOLUTION2000 p.45~46
偏光鏡片
偏光板
没有用偏光技術的場合
使用偏光技術後
偏光原理
防外乱光濾波片
防外乱光濾波片的効果
鋼尺両側輪廓模糊
防外乱光濾波片的効果
鋼尺両側輪廓清晰
事例 ５
讀取塑封帯内的TSOP的型号
使用紅色照明(660nm)的場合
使用藍色照明(470nm)的場合
ＬＦＶ－５０Ａ ＬＤＬ-ＴＰ-８３ｘ７５
不 適 合 使 用 透 過 照 明 的 事 例
ＬＦＶ－５０Ａ
LDL-TP83x75
照明技術4-４
色＇補色、対撮像的影響（
＇Utilization of color)
选择照明的前提信息
*检测内容(application)
外观检查、OCR、尺寸测定、定位 *对象物(sample) 1.想看什麽(异物、伤痕、损缺、敲痕、污染、标识、形状)? 2.表面状态(镜面、糙面、曲面、平面)? 3.立体? 平面?
4.材质、表面颜色?
5.视野范围? 6、动态还是静态(相机快门速度)?
穏定均匀的光源極其重要 将被測物与背景尽量明顕区分
◆灯的種類
1.高頻蛍光灯 2.光繊鹵素灯 3.LED灯
傳統光源１．高頻蛍光灯
傳統光源２．光繊鹵素灯
`
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
1.形状的自由度
一个LED光源是由许多单个LED发 光管组合而成的，因而比其他光源可做 成更多的形状，更容易针对用户的情况， 设计光源的形状和尺寸。
透尃方式②
SOLUTION2000 p.25~26
LFL- 系列
流線方式
SOLUTION2000 p.27~28
LND- 系列
照明技術的基本知識
白黒CCD相機的照明手法
）摂取圖像時、最重要之處是如何
鮮明地獲得：
被測物与背景的濃淡差
）目前、在圖像処理領域中最広範
的技術手法是：
二値化＇白黒（処理
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
3. 响应速度快
LED发光管响应时间很短，响应时间 的真正意义是能按要求保证多个光源之间 或一个光源不同区域之间的工作切换。
采用我们的专用电源给LED光源供电 时，达到最大照度的时间小于10s。
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
4. 可自由地選擇顔色
除了光源的形状以外，欲得到稳定图 像输入的另一方面就是选择光源的颜色。 甚至相同形状的光源，由于颜色的不同得 到的图像也会有很大的差别。实际上，如 何利用光源颜色的技术特性得到最佳对比 度的图像效果一直是光源开发的主要方向。
光的波長越短、在物質表面的拡散率越大。
４．透尃照明、即是使光線透尃對象物、並 観察其透過光之照明手法。
拡散比率
LED color 波長nm 相対比率 ＩＲ Red GR 950 660 525 0.23 1.00 2.25
BL
UV
470
370
3.89
10.12
事例 １
讀取中国人民幣紙幣的編号
背光源 LFL-100
巧妙地選擇照明色及運用補 色之手法、可使難以摂取的圖像 一挙成功、或能取得更為優質的 画像。
樹脂和晶片的外観検査
用紅光可単独 検出晶片破損
用緑光可同時 検査晶片和導線
銅色導線框架上塗有銀色塗層 用紅色照明可清晰地検測基板 模式
銅色導線框架上塗有銀色塗層 用藍色照明可清晰地分辨出塗層
à ® Ê Ì ª õ ½ Ë ¦
72
6 33
84
13
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18
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94
99
一个稳定的、可靠的图像处理系统不能仅仅局限于在 试验室的严格条件下才能应用，而应该在真正的工业制造 环境中，在不断变化的环境光和其他工况条件下，对于不 同的材料、不同的机器都可以实时摄取到高质量、高对比 度的图像。基于这种情况，选择合适的，能够克服这些因 素的光源非常重要。 遗憾的是，没有一个通用的照明系统能够适应各种场 合。针对具体的应用，从诸多可选的方案中选择一个最佳 的照明系统是整个图像处理系统稳定工作的关键。在需要 应用光源的场合中大约20%-30%或以上不能用标准的光 源方案解决，需为用户重新开发光源。显而易见的是，未 来图像处理技术的发展必须依赖于照明技术的同步发展。
暗視野：
用散乱光来観察對 象物整体＇直尃光呈 白色（。
FPQ-75 LWD １０ｍｍ
観 察＇１（
観 察 （ ２ ）
照明技術4-2
照尃角度和成像的関係
＇Irradiation Angle)
連接挿件内漕的接片間距
照明技術4-3
透尃照明
＇Penetrating light)
予備知識
１．因材質和厚度不同、對光的透過特性 ＇透明度（各異。 ２．光根拠其波長之長短、對物質的穿透能 力＇穿透率（各異。 ３．光的波長越長、對物質的透過力越強，
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
2.使用寿命長
为了使图像处理单元得到精确的，重复 性好的测量结果，照明系统必须保证相当 长的时间内能够提供稳定的图像输入。
LED光源在连续工作10,000到30,000小 时后，亮度衰减，但远比其他型式的光源 效果好。此外，用控制系统使其间断工作， 可抑制发光管发热，寿命将延长一倍。
防外乱光濾波片的効果
金属工件輪廓模糊
防外乱光濾波片的効果
金属工件輪廓清晰
防止外乱光的原理
CCS公司的服務和価値所在
客戸来公司實験 免費短期出借試用實様 現場實地演示 来様實験、用E-mail發送「報告書」 以LED照明為載体、提供解決方案
＇SOLUTION（
Test report camera: lens
CCS Inc 外観
CCS Inc 内庁
低角度方式
SOLUTION2000 p.13~14
ＬＤＲ－ LA系列 ＆ ＬＤＲ－ LA-1系列
条形方式
集光方式
SOLUTION2000 p.17~18
LN-60 & LN-200
拡散光 低角度方式
平面環形方式
SOLUTION2000 p.21~22
光的三原色和色材的三原色之補色関係
光的三原色 R．紅 Ｇ．緑 紅 色材的三原色
C．青緑
Ｍ．赤紫 Ｙ．黄色 黄 赤紫
Ｂ．藍
白
青緑 藍
緑
可視光
780 650 590 570 510 450 420 380
単位： 波長＇ｎｍ（ 波長
１ｎｍ＝１／1,000,000mm
顔色的反尃
白色
紅色以外的顔色－吸収
CCD 1/2 50mm
Ｒiｎg: 15mm LWD(light~work): mm WD(lens~work): 190mm light: LFL-4012＇2pcs) Workpiece: XG-VS the field of vision: 13mm power supply: PSD-1012 light intensity: 40％
Test report
camera: 1/2 CCD ｌｅｎｓ(with Polarizer filter) 12mm ring: 0mm LWD(light~work): 150mm WD(lens~work): 290mm light: LＦＲ-200+LFV-130 Work pice ｗａｒｄ on can field of vision: the 110mm power supply: PSD-3012
5. 综合性運轉成本很低
CCS公司
LED照明特性介紹
主要顔色
紅、藍、緑、白
其他 橙色、紅外、紫外
中 心 波 長
光 波 指 向 性
LDR50A-SW A 50% @õ FMAX Ì P x Ï » ¦ ä r O t ² LDR-50A-SW | 調光：MAX、50%的輝度変化比較曲線
背光源 LFL-100
光量：３０％
光量：６０％
事例 ２
検査塑封内的薬片之有無
LDL-TP-51X51使用
事例 ３
測検樹脂型材的尺寸＇輪廓（
落尃照明 看不到達橡 胶製的尖爪
提 高 光 量
落 射 照 明
使 背 用 光 源 1 ０ ０
LFL-
事例 ４
軟扁電纜導線的破損検査
使用ＬＦＶ－７０同軸 光
使用LFL-100平面背 光
但往々将上限固定為最 大値＇255（。
0
像素
照明技術4-1
明視野、暗視野
＇Bright field & Dark field（
予備知識
１．光呈＇在真空中（直線前進。 ２．入尃角＝反尃角 ３．光在行進中遇到障害物便屈折、並發生散 乱光。
明視野：
用直尃光来観察對 象物整体＇散乱光 呈黒色（。
FPQ-75 LWD ９０ｍｍ
LFR- & LKR- 系列
碗状圓拱形方式
LDN-50/90A & PDM-150-15
LDM-50／90
同軸方式
SOLUTION2000 p.29~30
LFV- 系列
LCD字符検査
同 軸 光
LCD／晶片 定位
透尃方式①
SOLUTION2000 p.23~24
LDL-TP- & LDL- 系列
*限制条件
1.工作距离(镜头下端到被测物表面的距离) 2.设置条件(照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型or透射型)
3.周围环境(温度、外乱光等)
4.相机的种类(面阵or线阵)
CCS公司實験理念： １．留有余地
２．更緊凑些 ３．更経済些 ４．更理想些
100
90
80
A ~ E j â
½ Ë ¦ (%)
70
à º
60
50
40
30 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
波長(nm) (n g ·
紅
ハンダボール検査
問題:可看到達底部的導線 照明色和色材＇対象物（之相性 色 温：
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
选用低廉而性能没有保证的产品，初 次投资的节省很快会被日常的维护、维修 费用抵消。其他光源不仅耗电是LED光源 的2-10倍，而且几乎每月就要更换，浪费 了维修工程师许多宝贵的时间。而且投入 使用的光源越多，在器件更换和人工方面 的花费就越大，因此选用寿命长的LED光 源从长远看是很经济的。
藍
近い
遠い
画 像：
淡
濃
可単独摂取熔接点的圓球
照明色：Ｒ・Ｇ・Ｂ 色材：Ｃ・Ｍ・Ｙ
Ｒ(紅）
淡
Ｍ＇紫紅（
淡 濃 濃
Ｙ＇黄色（
濃
淡
Ｂ＇藍（
wenku.baidu.com
Ｇ＇緑（
濃
淡
C＇青色（
淡
照明色
對象物的顔色
圖像的深淡程度
啤 酒 瓶 的 王 冠 蓋
紅
白
青
藍
緑
LDR-74LA-RGB
ＰＴＵ系列
＇電圧式専用頻閃電 源（
２回路単独調光
二値化処理
俗称黒白処理。将 CCD相機所獲取的像素 ＇pixel:picture element) 的濃淡情報＇256輝階（轉 換成二元化的黒白２値 圖像。
255
由于能大大縮短処理 時間、簡化処理過程而 被広範使用。
0
閾値
255
将構成濃淡圖像的 各像素＇pixel:picture element)二値化時的基 準値。像素的輝度比此 値大則轉換為白＇1（、 比此値小則轉換為黒 閾値等級 ＇0（。一般多将閾値設 定上下限来処理。
Wang Yaodong CCS Inc. TEL: 81-75-4158277 FAX: 81-75-4158278 Shimodachiuri-agaru,Karasumadori, Kamigyo-ku,Kyoto,602-8011 Japan
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Ô i H)
・毎天測一次、共一年半 ・室温保持在２５℃前後 ・輝度100%時約為4,000cd/cm2
1 10 2 41 10 6 92 11 0 42 11 4 92 12 8 43 2
頻閃發光時間：10~990μｓ
ＥＸ．ＬＤＲ－１２０Ｂ＇ＤＣ１２Ｖ２４Ｗ紅光（比較例
＇１（数碼電源ＰＤ－３０１２的場合 ＇２（頻閃電源ＰＴＵ－３０１２的場合
明るさ４．８
明るさ１．３
ＥＸ．４．８／１．３≒ ３．６ 倍的亮度
ＥＸ．ＬＤＲ－９０Ｂ－ＳＷ＇ＤＣ２４Ｖ１５Ｗ白光（的比較例
＇１（数碼電源ＰＤ－３０２４的場合 ＇２（頻閃電源ＰＴＵ－３０２４的場合
明るさ５．１
明るさ１．８
ＥＸ．５．１／１．８≒ ２．８倍 的亮度
輔助配件的運用
＇偏光技術・防外乱光濾波片（
SOLUTION2000 p.45~46
偏光鏡片
偏光板
没有用偏光技術的場合
使用偏光技術後
偏光原理
防外乱光濾波片
防外乱光濾波片的効果
鋼尺両側輪廓模糊
防外乱光濾波片的効果
鋼尺両側輪廓清晰
事例 ５
讀取塑封帯内的TSOP的型号
使用紅色照明(660nm)的場合
使用藍色照明(470nm)的場合
ＬＦＶ－５０Ａ ＬＤＬ-ＴＰ-８３ｘ７５
不 適 合 使 用 透 過 照 明 的 事 例
ＬＦＶ－５０Ａ
LDL-TP83x75
照明技術4-４
色＇補色、対撮像的影響（
＇Utilization of color)
选择照明的前提信息
*检测内容(application)
外观检查、OCR、尺寸测定、定位 *对象物(sample) 1.想看什麽(异物、伤痕、损缺、敲痕、污染、标识、形状)? 2.表面状态(镜面、糙面、曲面、平面)? 3.立体? 平面?
4.材质、表面颜色?
5.视野范围? 6、动态还是静态(相机快门速度)?
穏定均匀的光源極其重要 将被測物与背景尽量明顕区分
◆灯的種類
1.高頻蛍光灯 2.光繊鹵素灯 3.LED灯
傳統光源１．高頻蛍光灯
傳統光源２．光繊鹵素灯
`
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
1.形状的自由度
一个LED光源是由许多单个LED发 光管组合而成的，因而比其他光源可做 成更多的形状，更容易针对用户的情况， 设计光源的形状和尺寸。
透尃方式②
SOLUTION2000 p.25~26
LFL- 系列
流線方式
SOLUTION2000 p.27~28
LND- 系列
照明技術的基本知識
白黒CCD相機的照明手法
）摂取圖像時、最重要之處是如何
鮮明地獲得：
被測物与背景的濃淡差
）目前、在圖像処理領域中最広範
的技術手法是：
二値化＇白黒（処理
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
3. 响应速度快
LED发光管响应时间很短，响应时间 的真正意义是能按要求保证多个光源之间 或一个光源不同区域之间的工作切换。
采用我们的专用电源给LED光源供电 时，达到最大照度的时间小于10s。
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
4. 可自由地選擇顔色
除了光源的形状以外，欲得到稳定图 像输入的另一方面就是选择光源的颜色。 甚至相同形状的光源，由于颜色的不同得 到的图像也会有很大的差别。实际上，如 何利用光源颜色的技术特性得到最佳对比 度的图像效果一直是光源开发的主要方向。
光的波長越短、在物質表面的拡散率越大。
４．透尃照明、即是使光線透尃對象物、並 観察其透過光之照明手法。
拡散比率
LED color 波長nm 相対比率 ＩＲ Red GR 950 660 525 0.23 1.00 2.25
BL
UV
470
370
3.89
10.12
事例 １
讀取中国人民幣紙幣的編号
背光源 LFL-100
巧妙地選擇照明色及運用補 色之手法、可使難以摂取的圖像 一挙成功、或能取得更為優質的 画像。
樹脂和晶片的外観検査
用紅光可単独 検出晶片破損
用緑光可同時 検査晶片和導線
銅色導線框架上塗有銀色塗層 用紅色照明可清晰地検測基板 模式
銅色導線框架上塗有銀色塗層 用藍色照明可清晰地分辨出塗層
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72
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一个稳定的、可靠的图像处理系统不能仅仅局限于在 试验室的严格条件下才能应用，而应该在真正的工业制造 环境中，在不断变化的环境光和其他工况条件下，对于不 同的材料、不同的机器都可以实时摄取到高质量、高对比 度的图像。基于这种情况，选择合适的，能够克服这些因 素的光源非常重要。 遗憾的是，没有一个通用的照明系统能够适应各种场 合。针对具体的应用，从诸多可选的方案中选择一个最佳 的照明系统是整个图像处理系统稳定工作的关键。在需要 应用光源的场合中大约20%-30%或以上不能用标准的光 源方案解决，需为用户重新开发光源。显而易见的是，未 来图像处理技术的发展必须依赖于照明技术的同步发展。
暗視野：
用散乱光来観察對 象物整体＇直尃光呈 白色（。
FPQ-75 LWD １０ｍｍ
観 察＇１（
観 察 （ ２ ）
照明技術4-2
照尃角度和成像的関係
＇Irradiation Angle)
連接挿件内漕的接片間距
照明技術4-3
透尃照明
＇Penetrating light)
予備知識
１．因材質和厚度不同、對光的透過特性 ＇透明度（各異。 ２．光根拠其波長之長短、對物質的穿透能 力＇穿透率（各異。 ３．光的波長越長、對物質的透過力越強，
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
2.使用寿命長
为了使图像处理单元得到精确的，重复 性好的测量结果，照明系统必须保证相当 长的时间内能够提供稳定的图像输入。
LED光源在连续工作10,000到30,000小 时后，亮度衰减，但远比其他型式的光源 效果好。此外，用控制系统使其间断工作， 可抑制发光管发热，寿命将延长一倍。
防外乱光濾波片的効果
金属工件輪廓模糊
防外乱光濾波片的効果
金属工件輪廓清晰
防止外乱光的原理
CCS公司的服務和価値所在
客戸来公司實験 免費短期出借試用實様 現場實地演示 来様實験、用E-mail發送「報告書」 以LED照明為載体、提供解決方案
＇SOLUTION（
Test report camera: lens
CCS Inc 外観
CCS Inc 内庁
低角度方式
SOLUTION2000 p.13~14
ＬＤＲ－ LA系列 ＆ ＬＤＲ－ LA-1系列
条形方式
集光方式
SOLUTION2000 p.17~18
LN-60 & LN-200
拡散光 低角度方式
平面環形方式
SOLUTION2000 p.21~22
光的三原色和色材的三原色之補色関係
光的三原色 R．紅 Ｇ．緑 紅 色材的三原色
C．青緑
Ｍ．赤紫 Ｙ．黄色 黄 赤紫
Ｂ．藍
白
青緑 藍
緑
可視光
780 650 590 570 510 450 420 380
単位： 波長＇ｎｍ（ 波長
１ｎｍ＝１／1,000,000mm
顔色的反尃
白色
紅色以外的顔色－吸収
CCD 1/2 50mm
Ｒiｎg: 15mm LWD(light~work): mm WD(lens~work): 190mm light: LFL-4012＇2pcs) Workpiece: XG-VS the field of vision: 13mm power supply: PSD-1012 light intensity: 40％
Test report
camera: 1/2 CCD ｌｅｎｓ(with Polarizer filter) 12mm ring: 0mm LWD(light~work): 150mm WD(lens~work): 290mm light: LＦＲ-200+LFV-130 Work pice ｗａｒｄ on can field of vision: the 110mm power supply: PSD-3012
5. 综合性運轉成本很低
CCS公司
LED照明特性介紹
主要顔色
紅、藍、緑、白
其他 橙色、紅外、紫外
中 心 波 長
光 波 指 向 性
LDR50A-SW A 50% @õ FMAX Ì P x Ï » ¦ ä r O t ² LDR-50A-SW | 調光：MAX、50%的輝度変化比較曲線
背光源 LFL-100
光量：３０％
光量：６０％
事例 ２
検査塑封内的薬片之有無
LDL-TP-51X51使用
事例 ３
測検樹脂型材的尺寸＇輪廓（
落尃照明 看不到達橡 胶製的尖爪
提 高 光 量
落 射 照 明
使 背 用 光 源 1 ０ ０
LFL-
事例 ４
軟扁電纜導線的破損検査
使用ＬＦＶ－７０同軸 光
使用LFL-100平面背 光
但往々将上限固定為最 大値＇255（。
0
像素
照明技術4-1
明視野、暗視野
＇Bright field & Dark field（
予備知識
１．光呈＇在真空中（直線前進。 ２．入尃角＝反尃角 ３．光在行進中遇到障害物便屈折、並發生散 乱光。
明視野：
用直尃光来観察對 象物整体＇散乱光 呈黒色（。
FPQ-75 LWD ９０ｍｍ
LFR- & LKR- 系列
碗状圓拱形方式
LDN-50/90A & PDM-150-15
LDM-50／90
同軸方式
SOLUTION2000 p.29~30
LFV- 系列
LCD字符検査
同 軸 光
LCD／晶片 定位
透尃方式①
SOLUTION2000 p.23~24
LDL-TP- & LDL- 系列
*限制条件
1.工作距离(镜头下端到被测物表面的距离) 2.设置条件(照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型or透射型)
3.周围环境(温度、外乱光等)
4.相机的种类(面阵or线阵)
CCS公司實験理念： １．留有余地
２．更緊凑些 ３．更経済些 ４．更理想些
100
90
80
A ~ E j â
½ Ë ¦ (%)
70
à º
60
50
40
30 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
波長(nm) (n g ·
紅
ハンダボール検査
問題:可看到達底部的導線 照明色和色材＇対象物（之相性 色 温：
ＬＥＤ照明和傳統照明的比較
选用低廉而性能没有保证的产品，初 次投资的节省很快会被日常的维护、维修 费用抵消。其他光源不仅耗电是LED光源 的2-10倍，而且几乎每月就要更换，浪费 了维修工程师许多宝贵的时间。而且投入 使用的光源越多，在器件更换和人工方面 的花费就越大，因此选用寿命长的LED光 源从长远看是很经济的。
藍
近い
遠い
画 像：
淡
濃
可単独摂取熔接点的圓球
照明色：Ｒ・Ｇ・Ｂ 色材：Ｃ・Ｍ・Ｙ
Ｒ(紅）
淡
Ｍ＇紫紅（
淡 濃 濃
Ｙ＇黄色（
濃
淡
Ｂ＇藍（
wenku.baidu.com
Ｇ＇緑（
濃
淡
C＇青色（
淡
照明色
對象物的顔色
圖像的深淡程度
啤 酒 瓶 的 王 冠 蓋
紅
白
青
藍
緑
LDR-74LA-RGB
ＰＴＵ系列
＇電圧式専用頻閃電 源（
２回路単独調光
二値化処理
俗称黒白処理。将 CCD相機所獲取的像素 ＇pixel:picture element) 的濃淡情報＇256輝階（轉 換成二元化的黒白２値 圖像。
255
由于能大大縮短処理 時間、簡化処理過程而 被広範使用。
0
閾値
255
将構成濃淡圖像的 各像素＇pixel:picture element)二値化時的基 準値。像素的輝度比此 値大則轉換為白＇1（、 比此値小則轉換為黒 閾値等級 ＇0（。一般多将閾値設 定上下限来処理。