机器视觉系统组件
机器视觉系统(见图1)的主要组件包括光源、镜头、图像传感器、视觉处理和通信。光源用于对检测的元件进行照明，让元件的关键特征能够突显出来，确保相机能够清楚地看到这些特征。镜头用于采集图像，并将图像以光线的形式呈现给传感器。然后，机器视觉相机中的传感器将该光线转换成数字图像，然后将该数字图像发送至处理器进行分析。
视觉处理模块由各种算法组成，这些算法将对图像进行审核，提取所需的信息，进行必要的检验，并作出决策。最后，通信通常是通过离散I/O信号或数据来实现的，主要是将这些信号或数据通过串行连接发送至一台设备，以供记录或使用。
大多数机器视觉硬件组件，如光源模块、传感器和处理器，都是以商用现货(COTS)形式供应的。用户可以购买这些商用现货(COTS)，自行将它们组装成机器视觉系统，也可以直接购买集成式机器视觉系统，即一台设备中已集成了所有部件。
下面列出了机器视觉系统的各个关键组件，包括：光源、镜头、视觉传感器、图像处理、视觉处理和通信。
光源
光源是成功获取机器视觉检测结果的一个关键组件。机器视觉系统是通过分析从物品上反射过来的光线而不是分析物品本身来创建图像的。照明技术涉及到光源及其与元件和相机的相对位置。特殊的照明技术可通过将部分特征弱化，而将其他特征增强，从而改进图像，举例来说，通过照明将元件的轮廓突显出来，同时将表面细节遮挡住，以确保能够测量元件的边线。
镜头
镜头用于采集图像，并将图像发送至相机中的图像传感器。不同的镜头在光学质量和价格方面存在差异，所使用的镜头将决定所采集图像的质量和分辨率。大多数视觉系统相机主要提供两种类型的镜头：可现场互换的镜头和固定镜头。可现场互换的镜头通常为C接口或CS接口镜头。镜头和扩展配件的正确组合可确保采集到最佳图像。作为独立式视觉系统的组成部分之一，固定镜头通常采用自动对焦技术，包括机械调焦镜头和液态镜头，它们都能够自动对焦元件。自动对焦镜头在指定的距离下通常拥有固定的视场。
图像传感器
相机能否采集到照明得当的待检验元件图像，不仅仅取决于镜头，还取决于相机内的图像传感器。图像传感器通常使用电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)技术将光线(光子)转换成电信号(电子)。从本质上来讲，图像传感器的工作就是采集光线，然后将光线转换成数字图像，该数字图像在噪影、灵敏度和动态范围方面保持平衡。图像是像素的集合。微弱的光线通常产生暗像素，而明亮的光线则会产生较明亮的像素。很重要的一点是，必须确保相机的传感器分辨率适合应用。分辨率越高，图像将拥有越多的细节，测量则将越准确。元件尺寸、检测公差及其他参数将决定所需的分辨率。
视觉处理
视觉处理是指从数字图像中提取信息，这可以在基于PC的外部系统中进行，也可以在独立式视觉系统内部进行。视觉处理是由视觉软件分步骤进行的。首先，从传感器中获取图像。在某些情况下，可能需要进行预处理，以优化图像，并确保所有必要的特征都突显出来。接着，视觉软件将定位具体的特征，进行测量，并将这些测量结果与指定规格进行比较。最后，作出决策，并将结果发送出去。
虽然机器视觉系统的许多机械组件(如光源)都提供类似的规格，但视觉系统的算法能够将它们区别开来，当我们对不同的解决方案进行比较时，视觉系统的算法应当位于需要评估的关键组件列表首位。视觉软件将根据特定的系统或应用来配置相机参数，作出通过- 未通过决策，与工厂车间进行通信，以及支持HMI开发。
通信
由于视觉系统经常使用各种现成的组件，因此，这些组件必须能够与其他机器组件相协调，并且能够快速、轻松地连接到其他机器组件。通常，这是通过离散I/O信号或数据来实现的，主要是将这些信号或数据通过串行连接发送至一台设备，以供记录或使用。离散I/O 点可以连接到可编程逻辑控制器(PLC)，PLC将使用这些信息来控制工作单元或指示器(如指示灯)，或者直接连接到输出，该输出可用于触发不合格产品剔除装置。
串行连接式数据通信可以传统的RS-232串行输出或以太网的形式进行。有些系统采用较高层级的工业协议，如以太网/IP，可以连接到显示屏等设备或其他操作界面，提供适用于应用的操作界面，从而方便流程的监控和控制。
结论
机器视觉通过从数字图像中自动提取信息，来帮助用户实现流程或质量控制。现在，大多数制造商都以自动化机器视觉取代了人工检验员，因为机器视觉更适合执行各种重复性检测任务，它不仅能够连续工作，还可以更快速地提供更客观的检测结果。机器视觉每分钟能够检测数百个甚至数千个元件，并提供更一致、更可靠的检测结果，而且能够全天候不间断地运行。
在如今的制造领域中，最常见的机器视觉应用包括测量、计数、定位和解码。制造商采用机器视觉可以减少缺陷、提高成品率、促进标准化以及跟踪元件，从而能够显著节省成本和提高利润率。
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