(1) 了解和掌握视觉检测系统的组成原理，了解各个组成部分的作用和特性，掌握一般视觉检测系统的组建与连接方法。
(2) 了解和掌握数字摄像机躲使用方法，掌握图像采集的技术要领与编程方法。
(3) 了解光圈大小对成像质量的影响规律，掌握调整合理光圈的方法；
(4) 了解光源亮度与照明距离对成像质量的影响规律，掌握合理布置光源的一般原则；
(5) 了解镜头畸变对测量结果的影响规律，掌握视觉测量的精度保障策略；

表 1 常见光源性能对比

    机器视觉系统稳定工作的必要条件是：在外部条件不断变化（外部光噪声，目标的倾斜，材质和系统的变化等）的情况下，持续获得对比鲜明的图像。LED光源以其高亮度、高稳定、高性价比满足了这一要求，而且，LED光源还具有体积小，功耗低，响应速度快，易集成，寿命长和可自由选择颜色等特性，这使得它成为适用于广泛工程应用的理想解决方案。
    此外还要注意光源的照明方式。(1) 背光照明：光源安放在被测物后面，与摄像机分别位于被测物体的两侧。这种照明的图像对比度好，精度高，主要用于不透光目标的高精度边缘检测。(2) 反射照明：光源与摄像机在物体的同侧，主要用于测量表面特性参数，便于安装。(3) 同轴照明：光源与镜头共光轴，主要用于光泽表面参数测量。(4) 结构光照明：光源有特定的方向，光束有精确的形状，主要用于获取三维目标的形状参数。
2、镜头
    在对物体进行检测时整个机器视觉与物体接触最紧密的就是镜头了，针对不同的检测目标，选取的镜头也不同。在选用镜头时需要考虑下面的问题：
    CCD成像面大小：它是入射光通过镜头后所成像的平面，这个面试一个圆形。一般使用的CCD相机，其芯片大小有1/3，1/2，2/3及1英寸4种大小，在选用镜头时要考虑的就是成像面大小是否与所使用的CCD相机相匹配；
    焦距：焦距的大小决定着视场角的大小。焦距小（短）：视场角大，观察范围大，景深大，远处物体分辨不很清楚，畸变大，边缘暗。焦距大（长）：视场角小，观察范围小，景深小，很远的物体也能看清楚，畸变小。选择焦距的原则，要考虑是要获取较大的观测范围，还是观测细节。对于近距离大场面，可以选用小焦距（广角镜头）；对于远处细节，可以选用大焦距（长焦镜头）。选择镜头焦距时注意规格化：选择比计算值小的固定焦距，则视角还会大一些。另外，焦距、视角、工作距离、视野，这四个概念是互相关联的，在选择镜头时需要考虑物体的大小、系统预留的空间大小等。
    光圈：光圈表示光通量大小（也叫光圈指数、光阑系数），需要按照光源照度来调整。根据光圈调整方式的不同，镜头又分为固定光圈镜头、手动变光圈镜头、自动变光圈镜头。固定光圈镜头适于固定场景和目标，且光源亮度不变的场合；手动变光圈镜头适合亮度变化不大的场合（调整光圈环），一次性调整合适为止；自动变光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，适于光源频繁变化的场合。
3、摄像机
    目前工业用摄像机主要有CCD和CMOS两种，其中CMOS相机起步较晚，所摄取的画面质量也不是很好，所以主要用于图像品质要求不是很高的产品上，而工业上应用较为普遍的是CCD相机，下表示两种相机的特性对比：

    在选择相机的时候还要考虑到下面的问题：
(1) 相机的扫描方式：相机的扫描方式可以分为面扫描和线扫描相机。线扫描相机适用于下面几种情况：①对固定物体做一维的测量；②对象物体处于运动状态中；③需处理可旋转圆柱体的边缘图像；④需要对象物体的高分辨率图像，而又要考虑价格因素等。其他情况可考虑使用面扫描相机。线扫描相机的特点是运动平稳、速度跟踪精度高、光源强度要求高。
(2) 相机的颜色：标准相机按颜色可以分为黑白和彩色相机，传统的黑白相机普遍比彩色相机分辨率高，而且数据采集速度快，在检测产品的边缘及表面缺陷的时候通常可以使用黑白相机，可以提高速度，且只需要较小的存储空间。随着相机制造技术的不断发展，现在彩色相机也得到了越来越多的应用，在医学，生物学以及一些工业过程控制方面发挥了重要作用。
(3) 摄像机的输出信号形式：根据输出信号形式的不同，摄像机可以分为模拟式和数字式两种。模拟式摄像机输出的是标准的电视信号，需要后接图像卡才能送入计算机进行处理。数字摄像机输出的是数字信号，可以直接送入计算机进行处理。

1、摄像机
大恒图像DH-HV系列IEEE1394数字黑白摄像机DH-HV1300FM。
参数如下：最高分辨率1280×1024，光学分辨率>700 TV lines；数字面阵1/2”CMOS感光芯片，IEEE 1394(火线)输出，数据位数8位/10位可选；无中继数据传输4.5米，信噪比>45dB，支持一台计算机连接多只摄像机；标准CS, C及F镜头接口；带有外触发输入，带有闪光灯控制输出；计算机可以编程控制曝光时间、亮度、增益等参数，采样帧率15fps@1280×1024/45fps@640×480；可采用计算机12V供电或者外接12V电源，功耗<3.8W，连线方便；编程环境：Win2K/WinXP/Linux。

2、镜头
Computar M5018-MP百万像素固定焦距镜头，捕捉兆级像素照相机的全部分辨率，变形率低于1.0%，在整个屏幕范围内都具有高对比度及清晰度的图像，紧凑式设计。
参数如下：焦距50mm，手动光圈F1.8-F16 C，焦点0.5m – Inf（加圈），视角D9.5°/H7.6°/V5.7°，分辨率在中心处和边缘处超过100线对/mm尺寸 ?33.5mm x 38.1mm；

3、光源
BMT CCD背光源，型号：BIBL-R50/50，发光面尺寸50mm×50mm。
BMT驱动电源：型号BAPS-1512。

4、计算机系统
个人计算机系统，含1394接口板。

5、视觉实验台
    专门定制的视觉实验专用实验台，


6、测试零件
    供实验测试用的试件为标准环规，其准确的内圆轮廓用来作为测试目标。

1、熟悉各项实验仪器和设备，按照系统连接图安装、固定和连接各个部件，检查连接是否正常；
2、打开计算机电源，运行计算机桌面上的摄像机演示程序demo，检查是否可以捕获黑白图像。
3、打开光源，调整光源亮度适中，调整被测试件的位置与高度，调整镜头光圈适中，调整调焦环，使得图像清晰、完整。
4、光源照度实验：改变光源亮度，依次由暗到亮，分别观察图象的变化情况，并保存图象到硬盘。（注意编号L1、L2、L3）
5、照明距离实验：改变光源与被测目标的距离，依次由近到远，分别观察图象的变化情况，并保存图象到硬盘。（注意编号D1、D2、D3）
6、光圈影响实验：改变光圈大小，依次由小到大，分别观察图象的变化情况，并保存图象到硬盘。（注意编号F1、F2、F3）
7、镜头畸变实验：改变被测目标在视场中的位置，依次从左到右，分别观察图象的变化情况，并保存图象到硬盘。（注意编号P1、P2、P3）

    将实验中保存的图像分别拷贝出来，放入下面的相应表格中，并将总结的现象和规律填入表格。