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*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*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、*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*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*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*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。

高速圖像數據處理與軟件開發是自動光學檢測的核心技術。由于自動光學檢測是以圖像傳感獲取被測信息，數據量大，尤其是高速在線檢測，圖像數據有時是海量的，為滿足生產節拍需求，必須采用高速數據處理技術。常用的方法有共享內存式的多線程處理，共享內存或分布式內存多進程處理等；在系統實現上采用分布式計算機集群，把巨大的圖像分時、分塊分割成小塊數據流，分散到集群系統各節點處理。對于耗時復雜的算法，有時僅靠計算機CPU很難滿足時間要求，這時還需配備硬件處理技術，如采用DSP、GPU和FPGA等硬件處理模塊，與CPU協同工作，實現快速復雜的計算難題。