1.2　機器視覺系統硬件構成

隨著技術的演進，在實際工作中機器視覺系統的工作流程如圖1.1所示。

光照環境準備好后，檢測目標開始進入相機視野范圍，此時圖像采集卡開始工作，相機開始掃描并輸出。接著圖像采集卡接收圖像模擬信號或數字信號轉化成數據流并傳輸到圖像處理單元，視覺軟件中的圖像采集部分將圖像存儲到計算機內存中，并對圖像進行識別、分析、處理，以完成檢測、定位、測量等任務。最后將處理結果進行顯示，并將結果或控制信號發送給外部單元，以完成對機器設備的運動控制。

典型的機器視覺硬件系統一般包括光源、鏡頭、相機、圖像采集模塊、圖像處理單元、交互界面等，如圖1.2所示。

（1）光源

光源作為輔助成像設備，是機器視覺系統的重要組成部分，它為機器視覺系統的圖像獲取提供足夠的光線。在機器視覺系統中，光源的作用有：①顯現被測物的重要特征；②消隱不感興趣區域；③保證成像效果有利于圖像處理；④保證圖像的穩定等。因此，光源會直接影響到相機成像質量，進而影響視覺系統性能。

（2）鏡頭

鏡頭的主要作用是將目標成像在圖像傳感器的光敏面上。如果將機器視覺系統與人類視覺系統進行類比，那么鏡頭類似于人眼的晶狀體。有了鏡頭，相機才可以輸出清晰的圖像。在機器視覺系統中鏡頭和相機常作為一個整體出現，其質量直接影響到機器視覺系統的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭是決定機器視覺成像子系統成敗的關鍵。

（3）相機

工業相機又俗稱攝像機，是一種將影像轉化成數字信號或者模擬信號的工具，相比于傳統的民用相機（攝像機）而言，它具有高的圖像穩定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，是機器視覺系統中的一個關鍵組件。相機的選用要考慮到檢測產品的精度要求、檢測物體的速度、是動態檢測還是靜態檢測、相機的類型以及參數、相機的價格等。

（4）圖像采集單元

通常是用圖像采集卡的模式，圖像采集卡的功能是將圖像信號采集到計算機中，以數據文件的形式保存在硬盤上。實際上，圖像采集卡并不是在任何情況下都會使用，需要考慮工業相機的接口問題，一般來說，Camera Link接口是一定需要圖像采集卡，而網口、USB2.0、USB3.0接口由于采集卡已集成到電腦主板上，因此基本都不需要采集卡。

（5）圖像處理單元

信息主要通過計算機及圖像處理軟件處理后再輸入到控制機構進行具體操作，本書主要介紹運用HALCON圖像處理軟件對圖像進行分割ROI、圖像增強、平滑、特征提取、識別與理解等。

（6）交互界面

交互界面是人和計算機進行信息交換的通道，用戶通過交互界面向計算機輸入信息、進行操作，計算機則通過交互界面向用戶提供信息，以供閱讀、分析和判斷。軟件的交互界面是用戶直接看到的內容，也是使用軟件操作的平臺，因此，交互界面的設計應以簡潔易做、可操作性強為主。