在許多機器視覺應用中，通常使用工業相機、照明光源、計算機和網絡係統在產品製造過程中對其進行檢測。例如，檢查罐裝食品、瓶子、發動機零件和電子子組件的標簽方向、填充水平、條形碼以及目標物是否存在（見圖1）。
圖1：高速相機係統可以檢查罐裝食品、瓶子、發動機零件和電子子組件的標簽方向、填充水平、條形碼以及目標物是否存在。這種高速生產係統本身也必須受到監控，以診斷可能發生的任何機械故障。
為了高速生產這些產品，複雜的機械傳送帶和剔除機製必須沿著生產線高速驅動這些產品。由於這些產品的生產速度非常快，因此生產設備的任何故障或失靈，都會導致生產線暫停、維修和重新啟動，從而導致昂貴的停機成本。如果與故障相關的問題立即被隔離，那麽製造商就可以更快地修複故障，減少停機成本。為了隔離這些故障問題，製造商使用高速視覺係統來檢查產品的特性，並監控正在使用的傳送帶和剔除機製。
現在，已經有一些公司生產集成係統來執行這些任務。與實施機器視覺係統一樣，選擇使用什麽樣的係統，高度依賴於特定的應用。被監控的生產線或生產過程的速度，決定了係統中部署的機器視覺相機、相機接口、觸發機製、主機（或“事件記錄器”）和照明等產品的類型。
更為重要的是，如果發生故障，係統的用戶界麵必須允許操作員快速隔離故障源頭，並通知相關主管人員。
在典型的監控係統中，一台相機或一係列相機與事件記錄器連接，以捕獲一係列高速圖像。對這些圖像進行分析，並診斷任何機械設備故障的原因（見圖2）。
圖2：在典型的監控係統中，一台相機或一係列相機與事件記錄器連接，以捕獲一係列高速圖像。對這些圖像進行分析，並診斷任何機械設備故障的原因。
在這種配置中，一旦係統被觸發，無論是從相機觸發還是通過事件記錄器觸發，圖像都會被存儲一段預先設定的時間，以便以後回放和分析。在監控此類高速事件時，係統可以通過幾種不同的方式觸發。如果一條高速裝瓶產線因任何原因出現故障，那麽沿著生產線通過的瓶子數量將會減少。
傳感係統
此類事件通常使用不同類型的傳感器檢測，其中最常用的是光電傳感器。這些傳感器檢測從傳感器發出和接收的光之間的強度變化。Pepperl+Fuchs等公司提供此類光電傳感器，這類傳感器也可用於計算通過生產線的瓶子數量，因為傳感器將檢測一係列可測量的脈衝。如果脈衝之間的周期發生了顯著變化，則可以對傳感器進行編程，以輸出PNP/NPN信號來觸發相機或計算機。
光電傳感器有多種類型，從透射型傳感器、反射型傳感器到漫反射型傳感器和色彩傳感器，所有這些傳感器都可用於檢測高速生產線上可能發生的任何虛假事件。例如，當此類機械發生故障時，設備的振動水平可能會增加。因此，振動分析係統可以用來確定生產設備的狀況。
通過使用傳感器測量設備的位移、速度和加速度，可以監測振動水平，並將這些傳感器的輸出結果與預期值範圍進行比較，再利用這個比較結果觸發相機或計算機。Hansford Sensors等公司生產此類傳感器。
光電傳感器、振動傳感器和聲學傳感器，都可以用來觸發圖像捕捉序列，也可以用來處理來自相機的信息。這可以通過使用相對簡單的算法分析捕獲的圖像、並在發生任何變化時觸發係統來實現。例如，可以分析圖像的灰度值，並與已知參考值的範圍進行比較。或者，可以將傳入圖像之間的像素到像素的差異與參考圖像進行比較，如果這些差異超出指定範圍，係統將觸發記錄圖像序列。
減少延遲
在開發此類係統時，係統集成商必須認識到，無論選擇何種傳感器或相機，傳感器或相機檢測到事件的時間，與開始記錄圖像序列的時間之間，存在一定的時間延遲。這個時間延遲從幾微秒到幾毫秒不等，這取決於圖像序列是使用相機上的I/O觸發器觸發的，還是使用事件記錄器上的I/O觸發器觸發的。
為了減少延遲，許多係統使用相機I/O觸發器觸發，就像使用事件記錄器或可編程邏輯控製器（PLC）時一樣，由於輪詢中斷並向相機生成觸發信號需要時間，因此延遲將更長。在這裏，最小延遲是由“通過軟件輪詢輸入並生成相機觸發器以啟動圖像序列所需的時間”決定的。
同樣，使用相機或運行在事件記錄器或PLC上的軟件，來檢測和分析捕獲的圖像也會增加延遲，因為這將涉及圖像捕獲、圖像分析，然後生成一個輸出信號。因此，使用相機觸發係統往往更複雜，並且具有更長的係統延遲。
正如如何觸發相機在此類係統的設計中起著重要作用一樣，選擇使用哪種相機同樣重要。為高速成像而設計的相機，往往都是針對特定應用而專門設計的。例如，對於彈道和汽車碰撞測試等應用，即使是最快的相機接口，也不能用1024×1024的CMOS傳感器來捕獲圖像序列。
因此，Vision Research和Photron等相機廠商開發出了Phantom V2512和FastCam SA-Z等相機，它們分別能以高達10000fps和25000fp的幀率，捕獲1280×800×12位像素和1024×1024×12位像素的圖像數據。因此，相機需要捕獲數百GB的數據。
為了捕獲這些圖像，此類相機必須設計為具有千兆字節的板載存儲器，以便圖像序列可以捕捉、存儲，然後通過高速接口傳輸，後續再用運動分析軟件進行分析。此類接口通常基於GigE或10GigE標準。
這種高速相機的接口選擇有幾個原因。首先，GigE接口是可擴展的，目前的範圍包括GigE、10GigE、40GigE和100GigE。其次，與CoaXPress（CXP）等支持高達100Gbit/s帶寬的標準不同，價格經濟的基於PC的圖像采集卡，通過相機與計算機連接，從而降低係統成本。最後，盡管基於CXP標準的最大電纜長度約為70m，但基於GigE的方案可以使用電纜將相機到計算機的連接距離擴展到100m。
利用GigE Vision的強大功能，相機供應商正在推出低成本、高速相機，這些相機不需要板載相機內存來存儲圖像數據。雖然這種相機仍然不能用於非常高速的應用，但它們正被部署在要求較低的工廠過程監控應用中。
例如，Imperx B0620是一款640×480像素的CCD GigE相機，具有以太網供電（PoE）功能，它可以與Imperx公司的以太網/IP過程視頻記錄器（EIPVR）連接，以250fps或更低的幀率錄製60秒或更長的視頻。在運行中，係統自動將圖像保存到記錄係統，並使用Imperx公司的記錄和回放軟件，以用戶可配置的回放速度觀看記錄的事件（見圖3）。因此，可以部署該係統來消除線路中斷，排除機械設備故障，而無需昂貴的專用高速相機或基於CXP的高成本解決方案。
圖3：記錄和回放軟件，能以用戶配置的回放速度，觀看記錄的事件。
為了以250fps的幀率捕獲圖像，並消除圖像模糊，通常使用頻閃LED照明。在這裏，閃光燈的發射必須與相機的曝光時間同步。為了確保這一點，製造商提供了專用的頻閃燈。例如，Imperx提供LED PoE環形燈，以簡化此類LED的安裝。在設計中，環形燈通過PoE接口驅動，可以直接從相機觸發（見圖4）。
圖4：Imperx公司提供LED PoE環形燈，以簡化LED頻閃燈的安裝。在設計中，環形燈通過PoE接口驅動，可直接從相機觸發。
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