機器視覺被應用於自動質量檢驗、工藝控制、引數測量和自動組裝等等許多領域。在這些系統中，相機是決定著成本、速度和精度的關鍵元件。工業模擬相機和工業數字相機都可以用在這些系統中，而了解工業相機的效能規格及其在各種視覺任務中的重要性，對於把機器視覺付諸工業控制是最基本的一步。
在設計工業機器視覺系統時，使用工業數字相機還是工業模擬相機是最重要的決定之一。二者各有其優缺點，但歸根結底要根據成本和一些關鍵操作因素來選擇。如果考慮了這些因素，哪一項技術更有優勢就會明朗化了。
機器視覺系統包括三個主要部分：工業相機、採集卡和儲存並分析影象以提取資訊的計算機（或影象處理器）。影象處理器和採集卡屬於相對容易選擇的電子裝置，它們的主要引數是儲存能力和處理速度。
工業相機是這些系統中情況最為複雜的部分。現代的工業模擬相機和工業數字相機採用電荷耦合器件（ccd）或互補金屬氧化物半導體（cmos）晶元來捕獲影象並生成電子訊號傳送給計算機進行處理。
ccd和cmos成像器由一系列方形光電池組成，它們將收集到的光子轉化為電子，並將生成的電荷積蓄起來。在ccd中，當從晶元中每次讀取乙個畫素時，電荷被轉換成電壓；而在cmos中，每個光敏器件旁邊的電路將光能轉化成電壓。
二者在影象質量上沒有明顯的優劣之分。基於cmos的工業相機需要的部件較少，電耗較低，提供資料的速度也比基於ccd的相機快； 但ccd則是更為成熟的技術，能夠以較低的雜訊提供質量更好的影象，而弱點是資料傳輸速度較慢，不太靈活，部件較多和電耗較高。
訊號精度
ccd和cmos晶元在內部都生成模擬訊號，因此，模擬相機和數字相機之間的主要區別在於影象是在**被數位化的。數字相機在相機裡將訊號數位化，並且通過序列匯流排介面（比如firewire, usb, camera link, gigabit ethernet）將訊號以數字方式傳輸給計算機（或影象處理器）。而在另一方面，模擬相機系統並不是在其內部將影象訊號數位化（數位化是由計算機完成的），所以，模擬資訊是通過同軸電纜而進行傳輸的。
儘管兩種方法都能夠有效地傳輸訊號，但模擬訊號可能會由於工廠內其他裝置（比如電動機或高壓電纜）的電磁干擾而造成失真。隨著雜訊水平的提高，模擬相機的動態範圍（原始訊號與雜訊之比）會降低。動態範圍決定了有多少資訊能夠被從相機傳輸給計算機。
數碼訊號不受電雜訊影響，因此，數字相機的動態範圍更高，能夠向計算機傳輸更精確的訊號。數字相機的典型動態範圍在55分貝到60分貝之間，而模擬相機則為45分貝到50分貝左右。
所用電纜的長度和型別也影響著訊號的精度。模擬相機的電纜簡單而且便宜，在電雜訊導致訊號嚴重失真之前能夠將訊號可靠地300公尺以上。由於數字相機傳輸的是高頻寬訊號，電纜的長度受電纜中訊號良師衰減（損失）水平的限制。根據使用的通訊協議的不同，電纜的典型長度如下：
•firewire：大約10公尺到20公尺
•usb：大約10公尺到 20公尺
•camera link：大約10公尺
現在，市場上有了採用千兆位乙太網標準電纜的新系統。這些電纜能夠將數字影象資料傳輸100公尺左右而不發生損失。
解析度和捕獲速度
解析度是描述相機效能的重要引數之一，它包括兩個方面：
•陣列中感測單元或稱畫素的數量
•每個感測單元的大小
第二個重要引數是幀速，或者說相機連續提供影象的速度。幀速越高，在給定時間內能夠完成的檢驗、測量或識別工作就越多。畫素數和幀速之間存在著相互影響，所以，相機的畫素數越多，其幀速越低。但是，這並非是一成不變的規則，因為尺寸越小的半導體轉換速度通常就越快，所以畫素數相同的兩台相機可能具有差別很大的幀速。
640×480畫素模擬相機的典型幀速為每秒30幀，而解析度為2兆畫素（1600×1200畫素）的數字相機能夠達到相同的幀速。16兆畫素的數字相機幀速約為每秒3幀。
另外，相機感測器可採用多埠設計，將影象分解成片段以同時讀出。還可以在軟體的控制下只讀取影象中「感興趣」的部位而不是讀取全部感測器陣列，同樣能夠縮短傳輸時間。
其他因素
除了解析度和幀速，其他重要的設計因素還包括動態範圍和靈敏度。
動態範圍或影象每個畫素的位元組數決定著採集卡需要的儲存容量以及影象處理器需要的演算法精度。它也影響著感測器的**寬容度。每畫素只有幾個位元組的相機將無法像位元組數更高的相機那樣滿足很寬的照明條件範圍。一般來說，數字相機的動態範圍指標更好一些，因為它們的抗雜訊效能更好。
感測器靈敏度也決定著可靠地使用相機所需要的照明條件。在光線不好或者為防止運**像模糊而提高快門速度的情況下，要求相機具有更高的靈敏度。
同波長有關的相機靈敏度也許非常重要。根據應用的不同，可能需要採用發光二極體甚至紅外或紫外照明，相機的波長靈敏度也應當匹配。最後，相機生成彩色或者單色影象的能力也十分重要。
關於總成本的考慮
各個設計引數共同影響著相機的成本。典型情況下，由於感測器尺寸的原因，畫素數越高的相機就越昂貴。與此類似，在一定的解析度下，幀速提高，成本也趨向於增加。同時提高幀速和解析度通常要求相機具有多埠讀出，這使系統的複雜程度增加，因而提高了成本。
從上世紀七十年代起，許多**商都開始提供基於ccd和cmos技術的模擬相機。典型的價位在200美元左右。模擬相機採集卡的價位也在200美元左右。
相比之下，數字相機的價位在1,000美元到20,000美元範圍內大幅度變化，數字相機採集卡的價位在1,000美元到2,000美元之間。但是，隨著數字相機和採集卡變得越來越普及，它們的價位也在逐漸降低。
在對成本進行比較時，裝置的**還只是問題的乙個方面。設計人員還必須考慮軟體、硬體、安裝、維護和公升級等方面的成本，還有，給定的相機技術是否能夠達到要求的效能。
完成特定任務所需要的工業相機數量在安裝成本中佔到了一定比例。舉例來說，從1公釐見方的檢驗區域中解析出1微公尺見方的片段，可能需要用到5臺模擬相機和採集卡，而這些製備必須保持同步以獲得清晰的影象。
只使用1臺百萬畫素的工業數字相機和採集卡就可以解析同樣大小的區域，而且無需在計算機中同步處理多幅影象。例如，一家汽車製造商的保險槓檢驗系統需要12臺模擬相機、12片採集卡12套軟體和3臺計算機。公司發現，就算可能，使所有相機的影象同步化以獲得一幅保險槓的可靠影象也是難度相當大的。用1臺百萬畫素的數字相機、1片採集卡和1臺計算機取代了這個相機陣列後，系統的安裝和維護都變得十分簡單和方便。
一般來說，典型的數字相機需要更長的時間進行安裝和設定，但對於前述應用例項而言，需要的數字相機數量大為減少。因此，維護成本也將大幅度降低。另外，數字相機的功能性和靈活性都更強，能夠快速重新程式設計，在系統執行過程中即可進行現場韌體公升級。而相比之下，模擬相機則必須被送回製造廠才能進行效能公升級。
最後一項成本因素是功率消耗。典型的模擬相機需要5瓦到10瓦操作功率，而解析度指標相當的數字相機則不到1瓦。
應用要求
對於一項應用，選擇什麼樣的工業相機合適，取決於機器視覺系統想要達到什麼目標。視覺檢驗、非接觸式測量、物體識別和定位是三個常見的應用，每乙個都有不同的要求。
典型的檢驗系統將影象同模板或者「已知合格品」影象進行對比以檢查偏差。高質量的影象一般需要用影象處理器來進行可靠的對比。這意味著，工業相機必須同時具有高解析度和每畫素足夠的位元組數。可能也需要彩色成像能力。
非接觸式測量計算乙個物體佔據的畫素數量，並將計數結果轉化成尺寸數值。這樣的系統可能需要高解析度，而每畫素的位元組數要求可能不必太高。影象處理器通常只提取影象的邊緣或外形輪廓資訊，所以，一般並沒有很高的動態範圍和彩色能力要求。
物體識別和定位有各種各樣的要求。在許多情況下，影象處理系統在影象中搜尋以識別出基準特徵。需要的解析度取決於這些特徵相對於整個影象尺寸的大小。識別系統可能會需要彩色成像能力。
為機器視覺系統選擇相機時要認真考慮工業相機的效能和成本。雖然工業模擬相機遠比工業數字相機便宜，但它們的解析度和影象質量較低，所以可能會被侷限在要求不太高的應用中。數字相機比模擬相機昂貴，但它們的高成本可能值得為要求高速度、高準確度和高精度的應用而付出。
什麼是機器視覺系統
機器視覺技術是計算機學科的乙個重要分支，它綜合了光學 機械 電子 計算機軟硬體等方面的技術，涉及到計算機 影象處理 模式識別 人工智慧 訊號處理 光機電一體化等多個領域。自起步發展至今，已經有20多年的歷史，其功能以及應用範圍隨著工業自動化的發展逐漸完善和推廣，其中特別是目前的數字影象感測器 cmo...
機器視覺系統硬體部分
1光源部分 目前用的比較多的就是這幾種 螢光燈 放電現象將電能轉換為光。發光顏色以白色為主，其中三波長螢光燈比較接近自然光。鹵素燈 將惰性氣體和鹵素氣體密封在玻璃球內部，發光原理與白熾燈一樣，但是比白熾燈更亮，壽命更長。白熾燈 通過燈絲的電流產生光的。老化快，隨著時間推移，亮度迅速下降。led 壽命...
什麼是機器視覺系統？
我們常說的視覺，其實就是指我們眼睛所看到的東西展現在我們面前，而機器視覺系統其實就是機器的眼睛，主要通過光學的裝置和非接觸的感測器來接收和處理乙個真實物體的影象，以獲得所需資訊或用於控制機械人運動的裝置。在一些工業生產過程中，一般都要經過各種各樣的驗收工作，包括去識別一些產品的零件的缺陷等等，比如說...