机器视觉发展导读：20世纪60年代，机器视觉技术率先在海外迈出研究步伐。随着大规模集成电路的飞速进步，视觉系统逐步走出实验室，迈向实用化阶段。进入80年代，微型计算机的迅猛崛起，为机器视觉系统注入全新活力，使其渗透至工业、医疗、农业、交通等多个领域，应用范畴不断细化与深化。本文将系统阐述机器视觉系统的组成部分及其工作原理，为读者提供一份清晰的技术导读。

机器视觉系统组成：从字面理解，机器视觉系统可分为三大核心部分：“机器”负责执行机构的运动与控制；“视觉”借助照明光源、工业镜头、工业相机、图像采集卡等硬件实现图像捕捉；“系统”则主要指视觉处理软件，也可理解为集成化的机器视觉设备。下面我们将重点解析系统中起关键作用的五大模块：

机器视觉光源（照明系统）

照明光源是视觉系统的起点，其性能直接决定图像数据的质量与后续处理的准确性。由于实际应用场景的多样性与复杂性，并不存在“通用照明方案”，因此需根据具体对象与环境选择合适的光源，以增强目标特征、抑制干扰反射。常见光源类型包括：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、线型光源与平行光源等，它们分别适用于表面缺陷检测、轮廓识别、字符识别等不同场合。

工业镜头

工业镜头作为光学核心部件，承担光束调制与图像信号传递的关键任务。根据应用需求的不同，可选用标准镜头、远心镜头、广角镜头、近摄镜头和远摄镜头等。在选择时需综合考量相机接口类型、工作距离、视场范围、传感器尺寸、畸变控制、放大倍率、焦距及光圈参数，确保成像清晰、真实。

工业相机

工业相机在系统中承担“视觉传感器”的角色，其本质功能是将光信号转换为电信号。与普通相机相比，工业相机具有更高的图像稳定性、更强的抗干扰能力以及更优越的数据传输性能。从输出方式来看，可分为模拟相机与数字相机；从成像芯片类型区分，则以CCD与CMOS两种为主，后者因成本与集成度优势近年来应用广泛。

图像采集卡

图像采集卡是连接相机与处理单元的重要桥梁，决定了系统可支持的相机类型和图像格式，如黑白/彩色、模拟/数字等。常见的图像采集卡包括PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆网采集卡。部分高端采集卡具备多通道输入功能，可同步接入多个相机，满足复杂视觉任务的高效抓拍与处理需求。

机器视觉软件

视觉软件是整个系统的“大脑”，实现图像处理、分析与决策功能。基于算法包进行二次开发，可完成图像采集、显示、存储与识别判断等一系列自动化任务。在选择视觉软件时，需重点关注其开发环境、操作系统兼容性、所支持编程语言及后期维护与扩展能力，以保证系统稳定运行并具备良好的可拓展性。

机器视觉系统原理：机器视觉系统的基本目标，是通过图像采集设备（包括光源、镜头、相机与采集卡）将捕获目标转换为数字图像信号，传递给专业图像处理软件，以替代人眼执行识别、测量、检测与判断等任务。其核心原理是利用计算机及相关设备模拟人类视觉机制，提取并处理视觉信息。随着微电子技术、网络通信与大数据的不断融合，机器视觉系统正朝着更智能、更集成、更柔性的方向发展，未来将在更多复杂、高精度或高危场景中替代人工，成为智能制造和人工智能的关键支柱。