一台售价仅1000美元的普通摄像头,配合AI算法,竟能在数秒内完成汽车底盘焊点的亚毫米级精度检测-6

车间主任老王最近为生产线视觉检测系统的升级犯了愁。老板要求提升自动化水平,采购部门却紧紧捂住了钱袋子。

“又要马儿跑,又要马儿不吃草”,老王心里直犯嘀咕。事实上,越来越多的企业发现,工业自动化的关键不在于设备有多贵,而在于方案有多聪明。


01 行业新趋势

如今的工业相机市场正朝着“更小、更快、更智能”的方向发展-1。许多应用场景并不需要高端图像传感器,价格敏感型应用正成为市场的重要部分。

制造商们开始推出在分辨率、帧率和快门技术方面有所调整的型号,以进一步控制成本-1。这一变化为预算有限的中小企业打开了一扇窗。

这些经济型相机通常具备工业级基本功能,采用紧凑设计,提供理想的集成选项-1。对于许多制造企业来说,这已经足够了。

02 低成本工业相机面面观

市场上的低成本工业相机主要分为几种类型,各有千秋。比如,根据芯片结构可分为CCD和CMOS相机,后者因为功耗低、价格便宜而广泛应用于常规项目-5

按照扫描方式分类,面阵相机应用广泛,成本相对较低,易于集成-5。而根据信号类型,数字相机直接输出数字信号,不受电磁噪声影响,动态范围高-5

小型板级相机近年来备受关注。这类相机的尺寸可以做得非常小,完全可以放入镜头座中-1。例如IDS开发的X系列小型工业相机,尺寸仅为29 x 29 x 7毫米-1

这些紧凑型相机不仅价格亲民,还提供了多种集成方式:既包含带或不带镜头接口或塑料外壳的板级相机,也包含全锌压铸外壳相机-1

03 如何选择适合的相机

选择低成本工业相机时,需要根据实际应用场景仔细考量。几个关键参数不能忽视:分辨率决定图像的精细程度,用像素点数表示-5

帧率影响相机的动态捕捉能力,要根据被测物体的运动速度选择合适的帧率-5。快门类型也很重要,全局快门适用于动态拍摄,卷帘快门适用于静态拍摄-5

传输接口影响数据传输速度和距离,常见的有GigE、USB3.0、CameraLink等-5。颜色选择上,彩色相机适用于需要识别颜色的应用,黑白相机则在边缘检测时效果更佳-5

对于空间有限的应用,MIPI相机是理想选择。它的外形尺寸小,成本也较低,可实现实时传输,且连接的稳定性高-3

04 成功应用案例

SkillReal公司的实践证明了低成本方案的可行性。这家以色列公司使用市售小型摄像头和自研算法,大大加快了检测速度-6

他们仅用一个售价约1000美元的摄像头和一台游戏笔记本电脑,其软件就可以在短短几秒钟内将零件照片与数字孪生体进行比较,并指出缺陷-6

在大众沃尔夫斯堡工厂的测试中,SkillReal的技术取得了显著成效。工厂原本需要两名操作员工作整个八小时轮班检查点焊,而SkillReal的软件完成相同工作仅需15秒-6

另一个案例中,在底特律地区的一家冲压装配厂进行的测试显示,工厂最好的标记审核员完成车辆整个底部焊接评估需要90分钟,而SkillReal的系统用时不到10分钟-6

05 经济型智能相机方案

SICK的sensingCam SEC100系列为视觉检验和监控任务提供了符合经济效益的解决方案-2。这一系列提供两款紧凑型、IP65级型号,支持各种工业4.0应用-2

基本型号提供高分辨率串流和快照撷取,SEC110变款增加了事件记录功能,可储存事件触发前后的影片片段-2

这些相机搭载高解析度5 MP CMOS传感器,可为工业设施提供详细、可靠的成像-2。它们支持通过RTSP或MJPEG进行静态影像撷取和即时串流传传输-2

SEC110的事件记录能力尤其实用,可自动储存事件触发前后40秒的影片片段,并以MP4格式储存-2。这为故障分析提供了含有时间戳记且容易共享的记录-2


浙江一家五金厂引入维视智造EZ-Vision系列视觉系统后,“质检人力砍半”,不良品流出率归零,客户对厂子追加订单50万-4。隔壁电子厂的车间里,检测员盯着新装的摄像头系统感慨:“终于不用在显微镜前熬鹰,系统比我眼睛更‘尖’!”-4

大众汽车工厂里,两名操作员八小时的工作量,被一台千元相机加笔记本电脑在15秒内完成了-6

网友提问与回答

网友提问1: 我们是一家小型零部件加工厂,想引入视觉检测系统但预算有限。低成本工业相机能否满足我们对零件尺寸测量的精度要求?测量误差大概在什么范围?

回答: 完全能满足!现在的低成本工业相机已经能够提供相当高的测量精度。例如维视智造EZ-Vision系列视觉系统,采用500万高分辨率工业相机,能够将测量误差锁死在±0.005mm内,这比人工测量精度高出10倍-4

在电子行业应用中,即使是0.1mm间距的芯片引脚,这类系统也能清晰捕捉,算法可以秒算节距和点点距离-4。对于五金零件的尺寸测量,系统可以实时抓拍零件,算法0.1秒算出尺寸,超公差立即报警-4

就连专业的汽车制造领域,SkillReal公司使用约1000美元的摄像头系统也能实现亚毫米级精度检测,能够精确定位特征点的确切位置-6。对于小型加工厂来说,关键是根据自己的具体需求选择合适的相机参数。

比如测量精度要求不极端高的场景,可以选择CMOS相机,它价格更便宜,功耗也低-5。如果主要是静态检测,卷帘快门相机就够用了,成本还能进一步降低-5

网友提问2: 经常听说“低成本”设备后期维护和升级费用反而更高,工业相机领域是否存在这种情况?如何评估总体成本?

回答: 这个问题提得很实际!确实,有些低价设备可能存在“隐藏成本”。但对于工业相机领域,通过合理选择可以避免这种情况。评估总体成本时需要考虑几个因素:首先是相机的可靠性和耐用性。

许多经济型工业相机仍然具备工业级设计,例如SICK的sensingCam SEC100系列采用IP65防护等级外罩,专为严苛工业环境设计,工作温度范围0°C至+50°C,耐湿能力高达90%-2。这样的设计减少了因环境因素导致的故障和维护需求。

其次是系统的集成复杂度。现在许多低成本工业相机设计更加友好,例如SEC100系列可通过嵌入式网络服务器和标准浏览器界面进行配置,操作人员可以直接控制串流协议、快照模式等-2。这种易用性降低了培训成本和维护难度。

另外要考虑的是升级灵活性。模块化设计的系统允许逐步升级,而不是整套更换。一些开源嵌入式视觉系统使用通用组件如PIXY 2相机模块和Arduino,使得后期升级更加经济灵活-8

最后是软件生态的支持。选择那些有持续软件更新和社区支持的相机品牌,可以延长设备的技术生命周期。总体成本应该是采购成本、安装成本、培训成本、维护成本和升级成本的总和,而不仅仅是初始购买价格。

网友提问3: 我们工厂有一些老旧的设备,想通过添加视觉检测功能进行改造,但又担心改造过程复杂影响生产。低成本工业相机在这方面有什么优势?

回答: 你们这种情况正是低成本工业相机大显身手的好机会!改造老旧设备时,低成本工业相机有几个明显优势:首先是尺寸小巧,易于集成到有限空间中。比如IDS的uEye+ XLS相机尺寸仅为29 x 29 x 7毫米,小到可以直接插入镜头支架-1

这样的紧凑设计意味着不需要对现有设备进行大规模结构改造。其次是安装简便。许多经济型相机提供标准安装支架和连接器,可以快速安装。

例如SICK sensingCam SEC100采用M12圆形连接器提供电源和以太网连接,支持多种安装选项-2。这意味着改造过程中布线简单,停机时间短。再者是兼容性强。

现在许多低成本工业相机采用通用接口和协议,例如USB3 Vision标准,可以轻松部署到现有系统中,无需众多配件或复杂的开发工具-1。一些相机还支持OPC UA等工业协议,可以直接与机器和控制器交换结果数据-1

还有一点很重要的是,许多这类相机提供即插即用功能,降低系统复杂性,缩短学习曲线-2。大多数使用者无需丰富的机器视觉专业知识,即可配置和验证系统,这使得改造后的设备能够快速投入生产。