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AOI系統集成技術牽涉到關鍵器件、系統設計、整機集成、軟件開發等。AOI系統中必不可少的關鍵器件有圖像傳感器（相機）、鏡頭、光源、采集與預處理卡、計算機（工控機、服務器）等。圖像傳感器最常用的是各種型號的CMOS/CCD相機，圖像傳感器、鏡頭、光源三者組合構成了大多數自動光學檢測系統中感知單元，器件的選擇與配置需要根據檢測要求進行合計設計與選型。
光源的選擇（顏色、波長、功率、照明方式等）除了分辨與增強特征外，還需考慮圖像傳感器對光源光譜的靈敏度范圍。鏡頭的選擇需要考慮視場角、景深、分辨率等光學參數，鏡頭的光學分辨率要和圖像傳感器的空間分辨率匹配才能達到最佳的性價比。一般情況下，鏡頭的光學分辨率略高于圖像傳感器的空間分辨率為宜，盡可能采用黑白相機成像，提高成像分辨能力。圖像傳感器（相機）采用面陣或線陣需根據具體情況而定，選型時需要考慮的因素有成像視場、空間分辨率、最小曝光時間、幀率、數據帶寬等。
對于運動物體的檢測，要考慮圖像運動模糊帶來的不利影響，準確計算導致運動模糊的最小曝光時間，確定圖像傳感器的型號。圖像傳感器的曝光時間應小于導致運動模糊的最小曝光時間，快速曝光選擇全局快門模式為宜，高速情況下不易采用卷簾式曝光模式；為了獲得最佳的信噪比，圖像傳感器的增益盡可能為1，圖像亮度的提升盡可能用光源的能量（功率）來彌補，或者在不影響可用的成像景深情況下，增大鏡頭的孔徑光闌。
在系統集成中，被測件的支撐方式、精密傳輸與定位裝置也必須精心設計，這牽涉到精密機械設計技術，這對平板顯示、硅片、半導體和MEMS等精密制造與組裝產業中的自動光學檢測系統非常重要。在這些領域，制造過程通常在超凈間進行，要求自動光學檢測系統具有很高的自潔能力，對系統構件的材料選型、氣動及自動化裝置選型、運動導軌的設計與器件選型都有嚴格要求，不能給生產環境尤其是被測工件本身帶來二次污染。
尤其是用于表面缺陷檢測的AOI系統不能在檢測過程中，給被測件表面帶來缺陷（如粉塵、劃傷、靜電等）。因此，對于大型零件（如高世代的液晶玻璃基板、硅片等）的在線檢測，常常需要采取氣浮支撐、定位與傳輸機構，運動部件（如軸承等）采用自潤滑器件，以及利用FFU風機過濾機組對檢測系統進行環境凈化，并采取消靜電裝置，對工件進行防靜電處理。
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