如何才能讓機器視覺系統更為穩定，這里的穩定性不僅僅是平常認為的可靠性，它是指在系統的實際場景和充滿變數條件的環境中仍然保持足夠的可靠性。

很多因素都會影響穩定性，比如周邊環境，物體變化，視覺組件的影響等。機器視覺組件的選型是個有難度的活，它需要工程師對組件本身和組件供應商都非常熟悉，需要有足夠的選型經驗。在實驗室運行的機器視覺系統和實際工作場景運行的系統面對的環境是天差地別的。

典型的機器視覺系統的環境影響

機器視覺系統需求

機器視覺系統包含一些重要部件，光源，鏡頭，相機，圖像采集卡，數據傳輸，圖像處理和測量軟件等。隨著各個部件的性能的提升，機器視覺系統的能力也呈指數級增長。系統的復雜度取決于特定的應用需求。選擇最佳部件，不僅僅要考慮部件的性能能否滿足需求（比如分辨率，幀率，測量算法等），同時需要考慮系統最終所處的環境條件。比如在工業領域，這些環境條件包含部件變化，移載，定位，處理接口，振動，環境光，溫度，灰塵，油污，水，電磁輻射等。在極端惡劣條件下，有時候需要將機器視覺組件添加保護措施。最典型的例子，有些相機需要在相對潔凈環境下使用。不過，通常情況下，工業環境是能夠滿足工業相機的直接使用的。

機器視覺組件和環境

環境對機器視覺組件的影響不僅僅是指對組件本身有破壞性，同時也會對測量效果產生影響。比如在溫度變化的環境下，大部分工業相機能夠在-5度和65度之間工作，在實際環境中，過高的溫度往往會給相機成像帶來噪度。不過這一點可以通過改善打光方式來提升信噪比。

另外，溫度會影響LED光源的性能，隨著LED溫度上升，其亮度下降，這可以通過光源控制器來進行亮度輸出補償。LED自身生成的熱量同樣會加速老化甚至直接報廢，所以需要良好的熱設計。

其他部件也會有相應的溫度限值，比如工業控制器/嵌入式PC一般都能使用工業環境，但如果沒有風扇，那么很可能PC也會報廢。為了保證機器視覺系統的穩定性，除了選擇好的組件外，我們也要考慮被測物本身對溫度的敏感性，比如金屬物體對于溫度存在熱脹冷縮，因此當測量此類物體時，長度和體積都會發生變化。

在3D測量系統中，3d傳感器的尺寸變化就會導致偏差，除非傳感器的標定對溫度進行了補償處理。很多情況下，選擇合適的組件就可以滿足特定環境需求。

振動
大部分工業相機做了防振處理，機器人和軌道類線纜可以很好的讓相機移動不收振動影響。鎖定的連接器可以避免相機受到振動。耐用性PC和嵌入式電腦有很好的穩定保護機制。定焦鏡頭利用金屬接口鎖定螺絲確保了不受振動影響。濾光片一定程度上保護了鏡頭。

環境光
日用濾光片一定程度上可以避免受環境光的影響，它可以改變光線進入傳感器的信息。通過使用高亮度調制光源，減少傳感器曝光時間和減小光圈，環境光的影響可以減到最小。使用紅外等波長的相機來測量可以減少可見光的影響。

灰塵、臟污、水
很多相機可以做到IP65/67防護等級，確保了防塵，防水。灰塵，臟污，液體，蒸汽往往會附著到LED或者鏡頭表面，對成像產生影響。可以通過增加相機的增益，軟件的圖像處理，調整LED的輸出來進行調整。

種種環境因素都會對成像產生影響，而這些影響都會是致命性的，因為圖像是測量的重要參照物。

典型的螺絲接合的多工序檢測系統 （德國一家自動化系統集成公司，專注螺絲領域）

測量

機器視覺系統的測量依賴于系統配置，智能相機具備圖像采集，處理，分析等能力，嵌入式視覺系統往往需要多個相機來提供圖像獲取能力，內置圖像處理和分析能力，而基于PC的系統會把程序放在PC中運行，精度和可重復性取決于特定的軟件算法和亞像素級精度。

高質量的軟件產品和庫提供了比開源系統更為穩定可靠的工具，但這些需要在不同的場景和環境中才能被識別出來。當今的視覺系統能夠容忍一定程度的產品大小和形狀的變化，但是，就算是最穩定的視覺系統，往往會因為外部的影響導致結果很不理想，比如，振動會導致圖像模糊失真，而可變的零件會導致得出不同的圖像，過長的曝光時間會導致運動物體的圖像銳度失真。

所得非所見

對于沒有經驗的機器視覺用戶來說，容易被忽略的是，人眼實際看到的和圖像采集系統獲取的圖片實際上有著很大的不同。眼睛會自動調整以便來調節動態范圍，而一般的相機很難同時看清極亮和極暗環境。

陽光透過屋頂的光線或建筑物的陰影光線，通過機器操作可以改變攝像機的圖像，而人眼可以自然的補償結果并不自知為何能夠同時看到。

機器視覺系統需求確定和設計

計劃，確定和實現一個滿足需求的機器視覺系統需要包含選擇合適的機器視覺組件，同時需要參考一下標準，比如VDI/VDE/VDMA 2632 系列標準，由VDI/VDE Society Measurement and Automatic Control發行，德國的VDMA Machine Vision編寫。這些標注的第二部分是需求規格準備指南，重點描述了環境影響因素。這個框架詳細闡述了環境和規格的選定關系。它們包含：

識別具體的測量任務。

識別被測物的特性，樣本樣品，特殊需求。

識別被測物的細節，比如類型，預處理，污染，熱穩定性。

精確描述定位場景，機器所處環境，環境干擾影響。

精確描述集成過程，接口，空間限制，操作模式。

確定其他信息，比如人機接口，操作方法，可視化。

通過VDI/VDE/VDMA 2632-2，不僅可以選擇最佳解決方案，同時可以保證術語一致，確保了供應商選擇無障礙。