典型的機器視覺系統由五個主要模塊組成：照明、鏡頭、相機、圖像采集和視覺處理器。讓我們看一下這五個結構的目的、特征和工作原理。

機器視覺系統：照明

照明是影響機器視覺系統輸入數據質量和應用效果的重要因素。照明系統最大限度地展現被測物體的特性，并減少背景中對比物體的影響，使高速相機能夠清晰地“看到”被測物體。

高對比度圖像可以降低系統難度，提高系統穩定性；另一方面，低對比度圖像會增加處理時間和復雜性。機器視覺應用的成功很大程度上取決于照明設置。合適的照明系統可以讓整個視覺檢測系統更加高效、準確。由于沒有通用的機器視覺照明設備，因此應針對每種應用選擇特定的照明設備以達到最佳效果。

光源可以是可見的或不可見的。常用的可見光源有白熾燈、熒光燈、汞燈、鈉燈等。可見光的缺點是光能不能保持穩定。實際過程中迫切需要解決一定程度的穩光問題。另一方面，環境光可能會影響圖像質量，因此可以采用添加防護屏的方法來減少環境光的影響。機器視覺系統照明的要點：使用強光檢測缺失材料、使用合適的波長進行精確定位、使用非散射光檢測玻璃裂紋、使用漫射光檢查透明包裝、使用顏色創建對比度等。

機器視覺系統：鏡頭

相機鏡頭由多個鏡頭、可變（亮度）光圈和對焦環組成。操作人員通過觀察攝像機顯示屏來調整可變光圈和焦距，以保證圖像的亮度和清晰度。選擇鏡頭時需要考慮多種因素，如焦距、目標高度、像高、變焦比、像到目標的距離等。在實際應用中，選擇與視場相匹配的鏡頭，重點關注大景深圖像是選擇鏡頭時的兩個重要方面。

機器視覺系統：相機

機器視覺系統使用相機將通過鏡頭投射到傳感器上的圖像傳輸到可以存儲、分析和/或顯示這些圖像的機器設備。

根據不同的標準，相機可以分為不同的類型。根據芯片類型，可分為CCD相機和CMOS相機。根據傳感器結構，可分為線掃描相機和面掃描相機。根據掃描方式可分為隔行掃描攝像機和逐行掃描攝像機。根據分辨率大小，可分為普通分辨率攝像機和高分辨率攝像機。根據輸出信號方式，可分為模擬相機和數碼相機。根據輸出顏色，可分為單色（黑白）相機和彩色相機。根據輸出信號速度，可分為普通速度攝像機和高速攝像機。根據響應頻率范圍可分為可見光（普通）攝像機、紅外攝像機、紫外攝像機等。

CCD和CMOS是兩種廣泛使用的圖像處理技術，它們的主要區別在于傳輸方式不同。主要性能差異包括噪聲、功耗、分辨率、靈敏度、成本和許多其他因素。

機器視覺系統：圖像采集

對于工業和科學應用，圖像采集卡的目標是從初始視頻信號中獲得準確的數字圖像。機器視覺系統中的圖像采集卡主要由視頻輸入、A/D轉換、定時與采集控制、圖像處理、總線接口與控制、輸出與控制等幾個模塊組成。

圖像采集卡只是完整機器視覺系統的一個組成部分，但卻起著至關重要的作用。圖像采集卡直接決定了攝像機的接口，如黑白、彩色、模擬、數字等。機器視覺檢測系統中不同類型的工業相機需要不同的圖像采集卡選擇。選擇時應仔細考慮卡的穩定性、價格、功能及其對產品成本的影響等因素。

機器視覺系統：視覺處理器

視覺處理器將圖像采集卡和處理器合二為一。過去，當計算機速度較慢時，視覺處理器被用來加速視覺處理任務。