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機器視覺的硬件中，光源為視覺系統提供足夠的照度，鏡頭將被測場景中的目標成像到視覺傳感器（CCD）的靶面上，將其轉變為電信號，圖像采集卡將電信號轉變為數字圖像信息。
即把每一點的亮度轉變為灰度級數據，并存儲為一幅或多幅圖像；計算機實現圖像存儲、處理，并給出測量結果和輸出控制信號。
一、鏡頭技術
鏡頭是集聚光線，使成像單元能獲得清晰影像的結構。
光學鏡頭目前有監控級和工業級兩種，監控級鏡頭主要適用于圖像質量不高、價格較低的應用場合；工業級鏡頭由于圖像質量好、畸變小、價格高，主要應用于工業零件檢測和科學研究等應用場合。
視場角和焦距是光學鏡頭最重要的技術參數，濾光鏡的使用也是鏡頭技術的重要組成部分。
1.光圈（Aperture）
一般用口徑系數f表示，指鏡頭口徑與焦距之比，f/2.8即指1:2.8。
2.景深（Depth of Field）
在焦點前后各有一個容許彌散圓，這兩個彌散圓之間的距離就叫景深，即：在被攝主體(對焦點)前后，其影像仍然有一段清晰范圍的，就是景深。
3.分辨力
指能分清楚物體的能力，單位LP/mm（Line pairs/Milimeter） 。
4.數值孔徑（Numerical Aperture）
5.調制傳遞函數（Modulation Transfer Function）
MTF好的鏡頭有利于低對比度景物的再現，拍出的圖像層次豐富、細節明顯、質感細膩。
6.視場角
7.焦距
鏡頭焦距的長短決定著視場角的大小，焦距越短，視場角就越大，觀察范圍也越大，但遠物體不清楚；
焦距越長，視場角就越小，觀察范圍也越小，很遠的物體也能看清楚，短焦距的光學系統比長焦距的光學系統有更佳聚集光的能力。
自動調焦相機的調焦利用電子測距器自動進行，當采集圖片時，根據被攝目標的距離，電子測距器可以把前后移動的鏡頭控制在相應的位置上，或旋轉鏡頭至需要位置，使被攝目標成像達到最清晰。
8.濾光鏡
能按照規定的需要改變入射光的光譜強度分布或使其偏振狀態發生變化。
二、攝像機技術
攝像機是獲取圖像的前端采集設備，它以面陣 CCD 或CMOS圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產生電路、視頻信號處理電路及電源等組合而成。
它是機器視覺系統中不可或缺的重要組成部分。
攝像機采集圖像質量的好壞直接影響后期圖像處理的速度與效果。所以選取一個各項指標符合要求的攝像機至關重要。
1.圖像傳感器
CCD攝像機：（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）:感光像元在接收輸入光后，產生電荷轉移，形成輸出電壓。
分為線陣和面陣兩種。性價比高，受到廣泛應用。
CMOS攝像機：（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）:體積小、耗電少、價格低，在光學分辨率、感光度、信噪比和高速成像等已超過CCD。
2.傳感器
機器視覺領域的相機分辨率就是其能夠拍攝最大圖片的面積，通常以像素為單位，分辨率越大，圖片的面積越大，文件（容量)也越大。
通常分辨率表示成每一個方向上的像素數量，比如640×480，那它的分辨率就達到了307200像素，也就是常說的30萬像素。
3.幀速
幀速指視頻畫面每秒鐘傳播的幀數，用于衡量視頻信號傳輸的速度，單位為幀/秒（fps）。?
動態畫面實際上是由一幀幀靜止畫面連續播放而成的，機器視覺系統必須快速采集這些畫面并將其顯示在屏幕上才能獲得連續運動的效果。
采集處理時間越長，幀速就越低，如果幀速過低的話畫面就會產生停頓、跳躍的現象。一般對于機器視覺系統來說，每秒60幀較為理想。
4.智能相機
智能相機（Smart Camera）是一種高度集成化的微小型機器視覺系統。
它將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內，從而提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實現的機器視覺系統。
同時，由于應用了最新的DSP/GPU、FPGA及大容量存儲技術，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機器視覺的應用需求。
5.相機接口
?CameraLink 接口：專為機器視覺的高端應用設計，高速度，高分辨率，抗噪性好。
?IEEE 1394（FireWire）接口：即插即用串行接口，可同時支持63個像機，每個相距4.5米，最遠可達72米。支持800Mbits/s甚至3200Mbits/s的傳輸速度。
?USB 接口：是一種應用非常普遍的串型接口 。傳輸速率可達480Mbits/s，可供多達127個設備同時使用。
?Gigabit Ethernet 接口：基于網絡連接協議Ethernet，即插即用 ，數據連續高速傳輸。
6.光源技術
光源是機器視覺系統中的關鍵組成部分，在機器視覺系統中十分重要。
光源的主要功能是以合適的方式將光線投射到待測物體上，突出待測特征部分對比度。好的光源能夠改善整個系統的分辨率，減輕后續圖像處理的壓力。?
對于不同的檢測對象，必須采用不同的照明方式才能突出被測對象的特征，有時可能需要采取幾種方式的結合，而最佳的照明方法和光源的選擇往往需要大量的試驗才能找到。
常見分類為前光源、背光源、環形光源、點光源、可調光源。
(1)環形光源
環形光源的特點如下。
?可將不同照射角度、不同顏色的光源組合，從而突出物體的三維信息。
?采用高密度LED陣列設計，亮度較高。
?多種緊湊設計，可節省安裝空間。
?可解決對角照射的陰影問題。
?可選用漫射板導光，光線均勻擴散。
環形光源可應用于PCB基板檢測、芯片檢測、顯微鏡照明、液晶校正、塑膠容器檢測、集成電路的印字檢查等場景中。
(2)背光源
采用高密度LED陣列設計，可提供高強度的背光照明，并突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。
背光源分為多種，如紅白兩用背光源、紅藍兩用背光源等。通過調配出不同的顏色，可滿足不同被測物的多色要求。
可應用在機械零件尺寸的測量、電子元件的檢測、芯片的外形檢測、膠片污點的檢測、透明物體的劃痕檢測等場景中。
(3)條形光源
條形光源是較大被測物的首選光源，顏色可根據需求搭配、自由組合，照射角度可調。
可應用于金屬表面檢查、圖像掃描、表面裂縫檢測、液晶顯示器面板檢測等場景中。
(4)同軸光源
同軸光源可以消除因物體表面不平整而引起的陰影，從而減少干擾。其特點如下
?采用分光鏡設計，可減少光損失、提高成像的清晰度。
?可均勻照射物體表面。
?同軸光源可應用于反射度極高的物體表面劃傷檢測(如金屬、玻璃、膠片、晶片等)芯片和硅晶片的破損檢測、Mark 點定位、條碼識別等場景中。
(5)點光源
點光源的特點如下
?功率大、體積小、發光強度高。
?作為鹵素燈的替代品，非常適合作為鏡頭的同軸光源。
?具有高效散熱裝置，大大提高了光源的使用壽命。
?點光源可應用于芯片檢測、Mark 點定位、晶片及液晶玻璃的基底校正等場景中。
(6)碗狀光源(球積分光源)
碗狀光源可均勻反射從底部發出的光線，從而使整個圖像的亮度均勻。
可應用于曲面表面的檢測、凹凸表面的檢測、弧形表面的檢測，以及金屬、玻璃等表面反光較強的物體表面檢測場景中。
三、圖像采集卡（Image Capture Card）
又稱圖像捕捉卡，是一種可以獲取數字化視頻圖像信息，并將其存儲和播放出來的硬件設備。
很多圖像采集卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在數字化時同步保存、同步播放。
審核編輯：黃飛
工商網監
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