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完整的机器视觉系统通常由光学系统、图像采集单元、图像处理单元、执行器和人机界面组成。功能模块是相辅相成的，缺一不可。
1、照明（光源）
照明是影响机器视觉系统输入的重要因素。光源系统的设计与输入数据直接相关，即图像质量和应用效果。工程师需要首先确定有效的照明条件，并根据用户的需要和产品的特点选择相应的照明设备，以确保在此照明条件下产生的图像能够突出显示用户所需的目标信息特征。光源通常分为可见光源和不可见光源。工业上通常使用的可见光源是LED，卤素灯，荧光灯等。不可见光源主要是近红外光，紫外光，X射线等。LED光源是一种广泛应用于教学的机器视觉光源，具有效率高、使用寿命长、防潮、抗震、节能环保的特点。这是工程师在设计照明系统时的选择。由于不可见光的穿透只能到达检测点，不可见光源主要用于满足管道焊接工艺等特定需要。
2、镜头
镜头是机器视觉系统系统的重要组成部分。镜头的主要参数是焦距，景深，分辨率，工作距离和视场。景深是指镜头获取图像时主体与焦点前后的距离范围。视场表示相机可以观察到的范围，通常从角度表示。一般来说，视野越大，观察范围越大。工作距离是指镜头与被摄物体之间的距离。工作距离越长，成本越高。
3、工业相机
在机器视觉系统中，工业相机必不可少。它们就像人的眼睛，用来捕捉图像。工业相机根据感光器的不同可分为：CCD相机和CMOS相机。CCD相机成本高，但成像质量、成像透明度和色彩丰富度相对较高CMOS相机要好得多。CCD根据它使用的相机CCD感光元件可分为线阵式和面阵式。线阵式CCD相机采用“线”的形式，并且图像信息只能以行为为单位进行处理，分辨率高、速度快。配套机器视觉系统主要用于工业、科研等领域。整个图像的信息可以一次获得，价格相对便宜。
4、图像采集单元
图像采集单元中的重要元素是图像采集卡，它是图像采集单元与图像处理单元之间的界面。它用于数字图像，并将其输入并存储在计算机中。
5、图像处理单元
包含大量图像处理算法。采集图像后，用这些算法对数字图像进行分析和计算，然后输出结果。
6、执行器和人机界面
图像采集处理完成后，需要输出图像处理结果，进行与结果相匹配的操作，如消除不良产品、报警等，并通过人机界面显示生产信息。
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