1.2　机器视觉系统硬件构成

随着技术的演进，在实际工作中机器视觉系统的工作流程如图1.1所示。

图1.1　机器视觉系统的工作流程

光照环境准备好后，检测目标开始进入相机视野范围，此时图像采集卡开始工作，相机开始扫描并输出。接着图像采集卡接收图像模拟信号或数字信号转化成数据流并传输到图像处理单元，视觉软件中的图像采集部分将图像存储到计算机内存中，并对图像进行识别、分析、处理，以完成检测、定位、测量等任务。最后将处理结果进行显示，并将结果或控制信号发送给外部单元，以完成对机器设备的运动控制。

典型的机器视觉硬件系统一般包括光源、镜头、相机、图像采集模块、图像处理单元、交互界面等，如图1.2所示。

图1.2　机器视觉系统的组成

（1）光源

光源作为辅助成像设备，是机器视觉系统的重要组成部分，它为机器视觉系统的图像获取提供足够的光线。在机器视觉系统中，光源的作用有：①显现被测物的重要特征；②消隐不感兴趣区域；③保证成像效果有利于图像处理；④保证图像的稳定等。因此，光源会直接影响到相机成像质量，进而影响视觉系统性能。

（2）镜头

镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。如果将机器视觉系统与人类视觉系统进行类比，那么镜头类似于人眼的晶状体。有了镜头，相机才可以输出清晰的图像。在机器视觉系统中镜头和相机常作为一个整体出现，其质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头是决定机器视觉成像子系统成败的关键。

（3）相机

工业相机又俗称摄像机，是一种将影像转化成数字信号或者模拟信号的工具，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，是机器视觉系统中的一个关键组件。相机的选用要考虑到检测产品的精度要求、检测物体的速度、是动态检测还是静态检测、相机的类型以及参数、相机的价格等。

（4）图像采集单元

通常是用图像采集卡的模式，图像采集卡的功能是将图像信号采集到计算机中，以数据文件的形式保存在硬盘上。实际上，图像采集卡并不是在任何情况下都会使用，需要考虑工业相机的接口问题，一般来说，Camera Link接口是一定需要图像采集卡，而网口、USB2.0、USB3.0接口由于采集卡已集成到电脑主板上，因此基本都不需要采集卡。

（5）图像处理单元

信息主要通过计算机及图像处理软件处理后再输入到控制机构进行具体操作，本书主要介绍运用HALCON图像处理软件对图像进行分割ROI、图像增强、平滑、特征提取、识别与理解等。

（6）交互界面

交互界面是人和计算机进行信息交换的通道，用户通过交互界面向计算机输入信息、进行操作，计算机则通过交互界面向用户提供信息，以供阅读、分析和判断。软件的交互界面是用户直接看到的内容，也是使用软件操作的平台，因此，交互界面的设计应以简洁易做、可操作性强为主。