机器视觉的硬件组成有哪些？

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

随着工业4.0在工业领域的广泛应用，生产中的供应、制造、销售信息的数据化、智能化，最终达到快速、高效、个性化的产品供应。 工业4.0系统适用于智能生产技术和工业制造，不是简单的生产过程，而是产品和机器的沟通。

机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、I/O卡等)。

一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

机器视觉检测设备是近年来发展起来的可以代替人眼检测产品相关部分的机器。 应用广泛的话，就会有产品的表面缺陷检测，机器视觉检测设备系统附件是由哪些部分组成的?

机器视觉检测设备系统附件组件：

1、工业相机： CMOS相机、CCD彩色相机、面阵相机、CAMERA-LINK相机、线阵相机、红外相机、高速相机、1394接口相机;

智能相机(Smart Camera)是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉系统。同时，由于应用了最新的DSP/GPU、FPGA及大容量存储技术，其智能化程度不断提高，可满足多种机器视觉的应用需求。

CCD相机能提供很好的图像质量、抗噪能力，尽管由于增加了外部电路使得系统的尺寸变大，复制下提高，但在电路设计师可更加灵活，更好的提升CCD相机某些特别关注的性能。CCD更适合于对相机性能要求非常高而对成本控制不太严格的应用领域，如天文、高清晰的医疗X光影像、其他需要长时间曝光，对图像噪声要求比较严格的应用场合。

CCD相机的工作原理∶被测物的图像经过光学镜头聚焦至CCD芯片上;时序产生电路模块提供水平驱动脉冲，帮助CCD芯片完成光电荷的转换、存储、转移和读取，并将光学信号转换为电信号输出;信号处理电路模块接收来自CCD芯片的电信号，并对脉冲进行采集、保持，以及自动增益控制、视频信号合成等预处理，将CCD芯片输出的电信号转换为需要的视频格式，即视频输出。而机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标对象转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别判断功能。

面阵相机：实现的是像素矩阵拍摄。相机拍摄图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，是由分辨率决定的。分辨率是由选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同。 像素的多少不决定图像的分辨率(清晰度)，那么大像素相机有何好处呢?答案只有一个：减少拍摄次数，提高测试速度。

线阵相机：顾名思义是呈“线”状的。虽然也是二维图像，但极长。几K的长度，而宽度却只有几个象素的而已。一般上只在两种情况下使用这种相机：一、被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题。

2、相机接口

CameraLink 接口：专为机器视觉的高端应用设计，高速度，高分辨率，抗噪性好。

IEEE 1394(FireWire)接口：即插即用串行接口，可同时支持63个像机，每个相距4.5米，最远可达72米。支持800Mbits/s甚至3200Mbits/s的传输速度。

USB 接口：是一种应用非常普遍的串型接口 。传输速率可达480Mbits/s，可供多达127个设备同时使用。

Gigabit Ethernet 接口：基于网络连接协议Ethernet，即插即用 ，数据连续高速传输。

3、镜头

相机与镜头一般是配套的，镜头的选型主要考虑呈像的视距，镜头选型步骤：

1)计算短边对应的像素数E=B/C，相机长边和短边的像素数都要大于E;

2)像元尺寸=产品短边尺寸B/所选相机的短边像素数

3)放大倍率=所选相机芯片短片尺寸/相机短边的视野范围

4)可分辨的产品精度=像元尺寸/放大倍率(判断是否小于C)

5)物镜的焦距=工作距离/(1+1/放大倍率)单位：mm

6)像面的分辨率要大于1/(2×0.1×放大倍率)单位：lp/mm

选择的镜头的支持CCD尺寸要大于等于相机CCD传感器芯片的尺寸，另外安装座是C、CS或F型接口也要匹配，同时考虑镜头的工作距离，是否留有足够空间等。如果对镜头的选择还是拿不准的话，可以咨询厂家的技术支持，让厂家根据你的应用场景推荐合适的镜头即可。

4. 图像采集卡

图像采集卡虽然只是完整机器视觉系统的一个部件，但它同样非常重要，直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等。比较典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆网采集卡。这些采集卡中有的内置多路开关，可以连接多个摄像机，同时抓拍多路信息。

5. 机器视觉软件

机器视觉软件是机器视觉系统中自动化处理的关键部件，根据具体应用需求，对软件包进行二次开发，可自动完成对图像采集、显示、存储和处理。在选购机器视觉软件时，一定要注意开发硬件环境、开发操作系统、开发语言等，确保软件运行稳定，方便二次开发。

6、光源： led光源、氙气照明系统、紫外线照明系统、红外光源、光纤照明系统、荧光照明系统。

光源作为机器视觉系统输入的重要部件，它的好坏直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉光源设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的视觉光源，以达到最佳效果。常见的光源有：LED环形光源、低角度光源、背光源、条形光源、同轴光源、冷光源、点光源、线型光源、平行光源等。